Construindo Drones com Hardware Livre

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Materiais e Métodos utilizados para a confecção de drones na categoria de Multirotores

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Construindo Drones com Hardware Livre

  1. 1. Construindo Drones com Hardware Livre Arduino Palestrante: Wesley Karl El Anderson UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  2. 2. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº UTFPR – Grupo de Pesquisa
  3. 3. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº O que é necessário? Dinheiro: Pelo menos de 600 a 1200 reais, caso você ainda não possua nenhum material, como por exemplo, rádio, carregador de bateria, bateria … Conhecimento: É bom que tenha pelo menos um pouco de conhecimento de eletrônica e programação em C.
  4. 4. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Materiais necessários: Bateria: São usadas baterias de Li-Po (Lithium Polímero). Normalmente são utilizadas 3 células (11,1v) , com quantidade de carga que varia de 2200mAh à 4000mAh. Vale resaltar que quanto maior a quantidade de carga, mais pesada é a bateria, logo, avalia-se a há necessidade de uma bateria mais pesada.
  5. 5. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº ● Motor Brushless: Normalmente usam-se motores que variam entre 800kv e 1200kv, kv seria rpm/volt, ou seja, quantos RPM’s o motor gira por volt. Motores com kv baixo, deixam o quadricoptero mais estável, enquanto os de kv mais altos são usados para 3D ( fazer manobras, tipo dar loop…), por tanto, se você está começando, é recomendável um motor de kv baixo, por exemplo, 800kv, 850kv…
  6. 6. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº ● É interessante comprar 2 motores extras, pois eles podem danificar em quedas, por exemplo. Existe também a possibilidade de comprar apenas o eixo do motor, pois é o que normalmente se danifica em uma queda, ai basta trocar esse eixo e o motor fica bom novamente.
  7. 7. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº ESC: Electronic Speed Control, serve para controlar a passagem da energia para o motor. É 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 atualização,mas a maioria não, podendo gerar transtorno como a parada brusca e queda do Drone, ou até mesmo uma má estabilização.
  8. 8. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  9. 9. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Hélice: Bem, esse é um dos pontos mais importantes do projeto. As hélices devem estar em harmonia com o motor, ou seja, eles formam um conjunto, a hélice depende do motor e o motor depende da hélice. ● O recomendado é usar hélices grandes (10 polegadas) para motores de baixo kv, e hélices pequenas (8 polegadas) para motores de alto kv. ● Vale lembrar que você precisará de 2 hélices que rodam no sentido horário e 2 contra rotativas, que giram no sentido anti-horário. ● Compre sempre a mais, pois hélices quebram com facilidade, principalmente no início, quando ainda não se tem experiência.
  10. 10. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  11. 11. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Um ponto importante é o balanceamento correto das hélices. ● Use o seguinte processo para balancear corretamente suas hélices: a) Marque uma linha longitudinal passando exatamente pelo centro da hélice. b) Faça 4 marcas (A, B, C e D) uma em cada quadrante.
  12. 12. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº c) Coloque a hélice verticalmente no balanceador com a pá marcada A-C para cima. d) Se a pá A-C “cair” no sentido anti-horário, por exemplo, então a área do bordo de ataque A está pesada e deverá ser lixada com cuidado (fig. 1). Da mesma forma se “cair” no sentido horário, a área do bordo de fuga C é que está pesada, é ela que deverá ser lixada (fig. 2).
  13. 13. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Obs. Não lixe a face inferior da hélice, lixe suavemente a parte superior. e) Quando a hélice parar na diagonal, como no caso ilustrado na fig. 3, a área do bordo de ataque D deverá ser lixada; no caso da fig.4 é a área do bordo de fuga B que está pesada. f) O balanceamento estará completo quando a hélice parar aleatoriamente em posições diferentes sempre que for movimentada
  14. 14. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Balanceadores:
  15. 15. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Arduino: É um microcontrolador central responsável pelo gerenciamento do Drone, a programação será inserida nele. Sensor: Existem basicamente 4 sensores que são usados para o nivelamento e alinhamento do Drone: Giroscópio, Acelerômetro, Barômetro e Magnetômetro. ● O giroscópio é indispensável, pois é responsável pelo controle de movimentos horizontais. ● O acelerômetro serve para estabilizar. Para os iniciantes é aconselhável o seu uso. ● Já o barômetro e o magnetômetro não são tão utilizados para a confecção de Drones quanto o acelerômetro. Servem para travar a altura e a direção respectivamente.
  16. 16. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº ● Muitos usam os sensores do controle do videogame Wii.
  17. 17. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº ●
  18. 18. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Rádio transmissor e receptor: Faz a comunicação entre o usuário e o Drone.
  19. 19. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Carregador de bateria: Serve para carregar as baterias Lipo. Tome bastante cuidado com a escolha do mesmo, é sempre bom procurar opinião de quem já comprou um igual ao que você quer comprar, pois muitos são de péssima qualidade e pode estragar sua bateria.
  20. 20. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  21. 21. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº LED: É interessante colocar uma tira de LED's SMD (LED Strip) na parte inferior do Drone, pois em ambientes mais escuros, por exemplo, você pode localiza-lo facilmente, e até mesmo distinguir onde é a frente.
  22. 22. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Placa central: É uma placa onde se conecta tudo: ESC, receptor, arduino e sensor. Se você souber confeccionar placas de fenolite ou fibra, por exemplo, pode se fazer essa placa.
  23. 23. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Sensor de bateria: É de grande importência, pois apita quando a bateria do Drone chegar a uma determinada tensão. Desse modo você pode pousá-lo em segurança, sem correr o risco dele cair por falta de bateria. Vale lembrar que bateria de Li-Po não podem ser totalmente descarregadas, correndo risco de danificá-las, permanentemente, se isso ocorrer.
  24. 24. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Frame: É a estrutura, já vem com os 4 braços e a parte central. Essa estrutura pode ser de alumínio, fibra de carbono ou de vidro. Se você quiser pode confeccionar a sua, comprando os perfis de alumínio ou tubos de PVC, e ainda poderá imprimir essa estrutura em uma impressora 3D.
  25. 25. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Controles de Voo
  26. 26. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Dinâmicas de voo O principal objetivo do Drone, durante o voo, é manter-se em equilíbrio na horizontal e estável sobre o seu próprio eixo central. Para isso os motores, através de suas hélices, 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 força de rotação dos outros.
  27. 27. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Estrutura, orientação e direção. As estruturas mais comuns encontradas tem os formatos parecidos com os caracteres X, +, H, Y e T. Essas apresentam grande variedade na distribuição dos motores e podem ser classificados como sendo dos tipos: radial, coaxial ou linear. Bicopteros, com apenas dois motores de propulsão,
  28. 28. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Tricopteros utilizam três motores de propulsão e sua estrutura geralmente é feita em Y e T.
  29. 29. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Quadricopteros são dotados de quatro motores de propulsão e utilizam estruturas variadas, as mais comuns são em X, +, H, Y e T
  30. 30. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Hexacopteros tem sua propulsão realizada por seis motores dispostos em estruturas X ,Y e +
  31. 31. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Octocopteros com sua propulsão realizada por oito motores, tem variados tipo de formatos seguindo os padrões X, + e X Coaxial
  32. 32. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº Alguns Firmwares Utilizados
  33. 33. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  34. 34. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  35. 35. 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº
  36. 36. Dúvidas? Contato: euwesley@gmail.com 1 Fórum Latino-Americano de Hardware Livreº

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