追风少年 发表于 2024-8-12 11:57:43

怎样DIY航模传感器(上)

最近有好些飞友在后台留言,或是微信里面打听,问我是否了解怎样自己做航模用的传感器,恰好最近几年由于杭州缺乏场地,也不怎么飞,我也就在研究这些小玩意儿,有些许DIY的经验,那么今天就不发飞行视频了,写一下怎样DIY航模传感器的事,分享给需要的朋友。

    玩航模的玩家,我大体上估摸着也跟玩音响的发烧友差不多。音响发烧友为了得到自己满意的器材、声音或者某种感觉,在动手买买买之前,可以花很长时间去研究各类设备,如功放、音箱、电源线、音箱线、CD机,还有后来的数码播放器、解码器等等,甚至有些有DIY能力的,还得研究胆机、石机、电阻、电容等等。譬如买成品的主会在实体音响店满大街的时代,顾不得老板的白眼或嘲讽,或厚着脸皮去店里,反反复复的在别人买机器的时候出现,去蹭听某一套设备或者某一个品牌,来回比较,如醉如痴。对于中意的设备或者音乐,也会余音绕梁而心情愉悦。而后发烧友但凡买到中意的设备后,大都也会在听了一段时间就听觉疲劳了,又会感觉不满意,开始折腾,反反复复,无穷无尽!

(DIY的300B单端胆机)



    航模玩家,似乎一般也分为几种,有些人对偏好航模的制作,讲究得不得了,譬如电子设备安装和电线的走线得美观漂亮,各个舵面需要激光水平仪来保证角度精准,头罩的开孔大小要完美配合发动机,起落架的前后距离和是否能够跑直线也需要各种技巧等等。而有些飞友则是非常快速的装机,他们的最大乐趣在于飞行,而飞机装得好不好,外观是否漂亮则不是最大的诉求,一旦有些许破损,或者维修难道比较大,也就没有多大耐心修补或者做大修,就弃之而买新机了。不过最近几年伴随以前众多航模品牌退出市场,比如京商等,航模价格也越来越贵,也就不得不通过维修来让自己心仪的模型服役久一些。还有些人除了装机、飞航模外,还得去研究其他延伸的功能,比如各种传感器,本人就属于此类。



    话说大概在2014年,收了一只蓝色的全球60级大嘴鸟,本来是打算装saito FA-82的。那个时候还是QQ群横行霸道的年代,无意间与一位在加拿大的山西飞友闲聊,他说要出一台saito FG14汽油发动机,对于天天玩甲醇发动机,一裤脚都是废油的飞友来说,对汽油发动有十分的向往,之前我也用过一台saito FG30汽油发动机,所以就以很实惠的价格收了这台机器,但是后面没有想到的是,折腾才刚刚开始。



    花了几天时间把大嘴鸟装好,全新的saitoFG-14发动机,越看越中意,但是首飞就给了我一个下马威:起飞后绕了两圈就熄火,还好迫降成功,折了一只起落架不说,一侧机翼也破损,还好很快修复。后来才明白这种小排量的汽油发动机十分容易过热,导致熄火。使用它除了要仔细调整机器大小油针外,还得做好比甲醇机更严格的散热措施,比较难以伺候。这台SAITO FG14用的厂家自己的CDI,不是后来的改进型号中使用阿西尔的CDI,对散热有一定的影响。



   经过研究,随后便把它改成了阿尔西的CDI,在桨座上重新打孔攻丝,调整了上止点和点火角度等,从使用情况来看,效果要好很多,但是汽油热值高,小排量汽油发动机容易熄火的通病不大能够完美解决。

    再继续折腾,把头罩散热的进气通道做了改造,进气口小一些,且外观处理得比较圆润,后面的排气口面积也做得大一些,利于空气的对流。头罩做了修改,侧面加了散热鳍片等等,一阵折腾下来,最终就是飞的时间不如维护修改的时间多。也就是这个时候,开始琢磨这个saito FG14发动机飞行时究竟多少气缸温度才不易熄火,怎样的散热方式才会比较稳定,但飞行中怎样才知道发动机的温度呢?便搞来了JETI原厂的温度传感器,天上地下的测试,总算可以正常飞行,但最终这台大嘴鸟也都快接近报废了!



(JETI 原厂温度传感器)

    原厂的温度传感器比较贵,无意间发现一个视频里面有国外飞友DIY的JETI传感器,顺藤摸瓜最终找到了一个网站:www.rc-thoughts.com,从此开始了折腾各种传感器的道路。



(https://www.rc-thoughts.com/)

按照网站的文章,先后制作空速、高度、电压电流、油量、GPS等等各种传感器,简单到只需要购买Arduino Pro Mini开发板和可以实现不同功能的模块,焊接几条飞线就可以了,成品如这样:

GPS传感器(网站图):





气压高度传感器(网站图)



接收机与传感器(网站图)



燃油传感器(网站图)



   我也制作了一只这样的燃油流量消耗传感器,最大的困难就是买这个塑料的流量模块,这个流量传感器国内我是没有找到的,后来用ebay从英国买回来,价格倒还可以接受。

油量传感器模块(ebuy购买)



成品油量传感器(DIY),估计涡喷才是绝配,甲醇的没有多大用处,所以这个现在还闲置。



    几年时间里,基本上把能够尝试的都制作了出来,因为成本不高,比如Arduino Pro Mini开发板也就10来块钱,有些传感器模块也只需要10元等,所以也真的是实现了传感器自由。

    在使用了一段时间自己DIY的传感器后就又发现了问题:这种飞线连接各种模块的方式可靠性较差,稍不注意就会出问题,或者突然之间就没有了回传信号。这个时候就又开始找是否有将Arduino Pro Mini开发板和传感器模块集成在一张PCB板上的产品,搜遍全网也无收获。那么自己做吧?当时是感觉不可能,这个东西太难了,是电子硬件工程师的干的活哦。



(被我放弃的飞线版电流传感器)

后来通过一段时间的学习摸索,加上学生时代自己也学习过初级的电子技术,那么就从用得比较多的是电流传感器入手开始设计,画电路图、打板制作PCB,来回修改测试等,终于搞定了第一个作品:JETI用电流传感器,实现了电流、电压和电池消耗情况的回传显示。

自己画的电路图



成品3D模型(接线版)



成品3D模型(插座版)



实际成品(接线版和插座版)







    为保证成品质量,这个PCB板由珠海嘉立创生产,贴片元件等也在工厂完成,只需要回来自己焊接电流传感器模块、XT60插座或者电源线、信号线就可以了。模块可以根据使用的场景不同而选用不同的电流值的传感器,比如油机、涡喷的电池主要为设备供电,那么可以用最大测试10A或者50A的传感器;而电动飞机动力电池测量,可以使用150A甚至200A的模块。

    到这里,传感器DIY第一部分啰啰嗦嗦的就写完了,通过这么几年的经验总结,对需要自己按照以上网站做传感器的飞友建议如下:

    1、Arduino Pro Mini开发板尽量选择大厂产品,并且要区分3.3V和5V供电的版本,因为它的源代码有些不一样的,涉及到Arduino Pro Mini开发板上的信号值大小是有区别的,用错了开发板可能不会正常工作。当然可以修改源代码,但是工作量比较大,一般的飞友也搞不定。

    2、如果对网站上提供的源代码有个性化要求,需要修改的,还得在你的电脑上安装一套编译环境,对于没有计算机开发经验的飞友而已有一定难度,需要好好学习。

    3、对于电流传感器的分压采样电阻,尽量使用高精度的,比如至少是±1% ,这样做出来的测量偏差会小一些。

    4、有能力最好还是自己设计一体化模块,虽然价格高一些,但可靠性和使用上的方便性体验是最佳的,我也发现海鲜市场有这种成品电流传感器卖,但好像也是两块版拼凑的,其中一块是Arduino Pro Mini开发板。
目前自己做了大概10个JETI电流传感器,也转让了几块给有需求的飞友。有了这个电流传感器模块,特别是对于电动航模而言,能够大致知道动力电池消耗情况,飞行起来也更加惬意轻松,不会担心电池的问题,剩下的就安心飞行吧!

当然,如果有使用JETI遥控器的飞友需要这个模块,我也可以重新打板制作出来,不过如果数量少的话,价格会高一些,因为嘉立创打板贴片是数量越多价格越低的。





(JETI的各类传感器)

这一类的模块功能比较单一,一个功能需要一个传感器模块,JETI原厂的也是这样。如果要实现比较多的数据回传,接收机上就得外挂多个模块。下一期,如果大家需要,那么我将继续分享可以在ExpressLRS 、 FRSKY (sport + Fbus) 、HOTT 、 JETI Ex 和 JETI EXBUS、 MPX、 FLYSKY 、 Futaba (SBUS2) 、 Spektrum (SRXL2)等多种协议下使用的集成了GPS、电流、电压、空速、温度、转速等诸多功能一体的传感器模块,大概有25个回传数据,基于github开源代码的,可玩性更高!

    好吧,今天就这样吧!

(多协议支持集成传感器3D模型)

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