怎样DIY航模传感器(上)

追风少年

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）