construindo drones com hardware livre

Construindo Drones com Hardware Livre

Arduino

Palestrante:

Wesley Karl El Anderson

UTFPR Universidade Tecnolgica Federal do Paran

1 Frum Latino-Americano de Hardware Livre


UTFPR Grupo de Pesquisa


O que necessrio?

Dinheiro: Pelo menos de 600 a 1200 reais, caso voc ainda no possua nenhum material, como por exemplo, rdio, carregador de bateria, bateria

Conhecimento: bom que tenha pelo menos um pouco de conhecimento de eletrnica e programao em C.


Materiais necessrios:

Bateria: So usadas baterias de Li-Po (Lithium Polmero).Normalmente so utilizadas 3 clulas (11,1v) , com quantidade de carga que varia de 2200mAh 4000mAh.
Vale resaltar que quanto maior a quantidade de carga, mais pesada a bateria, logo, avalia-se a h necessidade de uma bateria mais pesada.


Motor Brushless: Normalmente usam-se motores que variam entre 800kv e 1200kv, kv seria rpm/volt, ou seja, quantos RPMs o motor gira por volt. Motores com kv baixo, deixam o quadricoptero mais estvel, enquanto os de kv mais altos so usados para 3D ( fazer manobras, tipo dar loop), por tanto, se voc est comeando, recomendvel um motor de kv baixo, por exemplo, 800kv, 850kv


interessante comprar 2 motores extras, pois eles podem danificar em quedas, por exemplo. Existe tambm a possibilidade de comprar apenas o eixo do motor, pois o que normalmente se danifica em uma queda, ai basta trocar esse eixo e o motor fica bom novamente.


ESC: Electronic Speed Control, serve para controlar a passagem da energia para o motor. ele que controla a velocidade do motor. Normalmente usa-se ESC de 30A.

Muitas placas, como a Multiwii, funcionam com pwm em 400Hz, alguns ESCs suportam esta taxa de atualizao,mas a maioria no, podendo gerar transtorno como a parada brusca e queda do Drone, ou at mesmo uma m estabilizao.



Hlice: Bem, esse um dos pontos mais importantes do projeto.As hlices devem estar em harmonia com o motor, ou seja, eles formam um conjunto, a hlice depende do motor e o motor depende da hlice.

O recomendado usar hlices grandes (10 polegadas) para motores de baixo kv, e hlices pequenas (8 polegadas) para motores de alto kv.

Vale lembrar que voc precisar de 2 hlices que rodam no sentido horrio e 2 contra rotativas, que giram no sentido anti-horrio.

Compre sempre a mais, pois hlices quebram com facilidade, principalmente no incio, quando ainda no se tem experincia.



Um ponto importante o balanceamento correto das hlices.

Use o seguinte processo para balancear corretamente suas hlices:

a) Marque uma linha longitudinal passando exatamente pelo centro da hlice.

b) Faa 4 marcas (A, B, C e D) uma em cada quadrante.


c) Coloque a hlice verticalmente no balanceador com a p marcada A-C para cima.

d) Se a p A-C cair no sentido anti-horrio, por exemplo, ento a rea do bordo de ataque A est pesada e dever ser lixada com cuidado (fig. 1). Da mesma forma se cair no sentido horrio, a rea do bordo de fuga C que est pesada, ela que dever ser lixada (fig. 2).


Obs. No lixe a face inferior da hlice, lixe suavemente a parte superior.

e) Quando a hlice parar na diagonal, como no caso ilustrado na fig. 3, a rea do bordo de ataque D dever ser lixada; no caso da fig.4 a rea do bordo de fuga B que est pesada.

f) O balanceamento estar completo quando a hlice parar aleatoriamente em posies diferentes sempre que for movimentada


Balanceadores:


Arduino: um microcontrolador central responsvel pelo gerenciamento do Drone, a programao ser inserida nele.

Sensor: Existem basicamente 4 sensores que so usados para o nivelamento e alinhamento do Drone: Giroscpio, Acelermetro, Barmetro e Magnetmetro.

O giroscpio indispensvel, pois responsvel pelo controle de movimentos horizontais.

O acelermetro serve para estabilizar. Para os iniciantes aconselhvel o seu uso.

J o barmetro e o magnetmetro no so to utilizados para a confeco de Drones quanto o acelermetro.
Servem para travar a altura e a direo respectivamente.


Muitos usam os sensores do controle do videogame Wii.



Rdio transmissor e receptor: Faz a comunicao entre o usurio e o Drone.


Carregador de bateria: Serve para carregar as baterias Lipo.
Tome bastante cuidado com a escolha do mesmo, sempre bom procurar opinio de quem j comprou um igual ao que voc quer comprar, pois muitos so de pssima qualidade e pode estragar sua bateria.



LED: interessante colocar uma tira de LED's SMD (LED Strip) na parte inferior do Drone, pois em ambientes mais escuros, por exemplo, voc pode localiza-lo facilmente, e at mesmo distinguir onde a frente.


Placa central: uma placa onde se conecta tudo: ESC, receptor, arduino e sensor. Se voc souber confeccionar placas de fenolite ou fibra, por exemplo, pode se fazer essa placa.


Sensor de bateria: de grande importncia, pois apita quando a bateria do Drone chegar a uma determinada tenso. Desse modo voc pode pous-lo em segurana, sem correr o risco dele cair por falta de bateria. Vale lembrar que bateria de Li-Po no podem ser totalmente descarregadas, correndo risco de danific-las, permanentemente, se isso ocorrer.


Frame: a estrutura, j vem com os 4 braos e a parte central.
Essa estrutura pode ser de alumnio, fibra de carbono ou de vidro. Se voc quiser pode confeccionar a sua, comprando os perfis de alumnio ou tubos de PVC, e ainda poder imprimir essa estrutura em uma impressora 3D.


Controles de Voo


Dinmicas de voo

O principal objetivo do Drone, durante o voo, manter-se em equilbrio na horizontal e estvel sobre o seu prprio eixo central.

Para isso os motores, atravs de suas hlices, devem aplicar empuxo de forma a anular o peso do eixo onde se encontram e girarem em sentidos opostos de forma que uns anulem a fora de rotao dos outros.


Estrutura, orientao e direo.

As estruturas mais comuns encontradas tem os formatos parecidos com os caracteres X, +, H, Y e T. Essas apresentam grande variedade na distribuio dos motores e podem ser classificados como sendo dos tipos: radial, coaxial ou linear.

Bicopteros, com apenas dois motores de propulso,


Tricopteros utilizam trs motores de propulso e sua estrutura geralmente feita em Y e T.


Quadricopteros so dotados de quatro motores de propulso e utilizam estruturas variadas, as mais comuns so em X, +, H, Y e T


Hexacopteros tem sua propulso realizada por seis motores dispostos em estruturas X ,Y e +


Octocopteros com sua propulso realizada por oito motores, tem variados tipo de formatos seguindo os padres X, + e X Coaxial


Alguns Firmwares Utilizados




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