a. Khung cơ khí
Khung cơ khí của Quadcopter phải đáp ứng các yêu cầu như tổng khối lượng là nhỏ nhất, chắc chắn, chịu được va đập tốt, đồng thời trên khung cơ khí phải đảm bảo đủ diện tích để lắp đặt các linh kiện, kết nối cơ khí với các phần xung quanh và phù hợp với điều kiện kinh tế.
Với đề tài này, nhóm tập trung chủ yếu vào phần điện tử, trong đó gồm phần xử lý tín hiệu số, thiết kế các bộ điều khiển PID, cân chỉnh các thông số…, nên không đặt nặng phần thiết kế cơ khí. Do đó, nhóm quyết định chọn khung Quadcopter F450 Frame Kit để làm khung cho Quadcopter do chưa thể tự thiết kế khung.
Kit F450 có 4 cánh tay (thanh arm) được làm từ nhựa chống rung, chịu va đập tốt. Khối lượng toàn bộ khung đạt 282g. Trọng lượng khi cất cánh đạt từ 800g – 1600g. Chiều dài cơ sở chéo 455mm. Chiều dài cơ sở mỗi thanh arm 170.9 mm. Phần thân gồm 2 tầng, tầng dưới có tích hợp bo mạch chia nguồn dễ dàng cho việc hàn các chân nguồn pin và ESC, tầng trên có đế để đặt mạch điều khiển trung tâm và có thể tùy biến. Phần thân và 4 cánh tay (thanh arm) liên kết với nhau bởi các ốc lục giác gồm 4 ốc ở tầng trên và 2 ốc ở tầng dưới cho mỗi cánh tay.
Ta có thể sử dụng mạch chia nguồn ESC riêng hoặc dùng ngay mạch chia nguồn có sắn trên F450 như hình 40.
Hình 39: Kích thước tổng thể của Kit F450
b. Flight Controller – KK 2.1.5
Để thuận tiện cho việc ổn định và cân bằng Drone, nhóm quyết định sẽ sử dụng mạch Flight Controller KK 2.1.5. Đây là đã được nạp sẵn code ta chỉ việc cài đặt sao cho phù hợp mô hình Drone của chúng ta. Tuy được nạp sẵn code nhưng tất cả các Flight Controller đều dựa trên 1 thuật toán chung . Nhóm đã nghiên cứu thuật toán Flight Controller sử dụng Arduino Uno R3 nhưng khả năng và điều kiện cơ sở vật chất để điều chỉnh các hệ số cân bằng không đáp ứng được nên phải sử dụng Flight Controller thương mại vì họ đã tối ưu tốt khả năng tự cân bằng.
Giới thiệu chung
KK2.1.5 là sự phát triển lớn tiếp theo của bảng điều khiển chuyến bay KK thế hệ đầu tiên. KK2.1.5 được thiết kế từ mặt đất để mang chuyến bay đa cánh quạt tới mọi người, không chỉ các chuyên gia. Màn hình LCD và phần mềm tích hợp giúp việc cài đặt và thiết lập dễ dàng hơn bao giờ hết. Một loạt các loại thủ công đa rôto được cài đặt sẵn, chỉ cần chọn loại thủ công, kiểm tra bố trí động cơ, hiệu chỉnh ESC, radio. Tất cả đều được thực hiện dễ dàng để làm theo lời nhắc trên màn hình.
KK2.1.5 đã thêm bảo vệ phân cực cho tiêu đề cảm giác điện áp và đầu ra còi được bảo vệ cầu chì, trong trường hợp có thứ gì đó vô tình cắm nhầm. Các dòng cảm giác điện áp đã được cập nhật cho độ chính xác tốt hơn. Bảng được dán nhãn rõ ràng và màu của dòng cảm giác điện áp đã được thay đổi thành màu đỏ để dễ nhận biết, giúp cài đặt và kết nối nhanh chóng.
Hình 41: Mạch cân bằng KK2.1.5
Cấu tạo
Bảng 2: Thông số kỹ thuật chính của KK 2.1.5
Vi điều khiển Atmega644PA
Điện áp vào giới hạn 4.8 – 6.0 V
Gyro/Acc MPU 6050
AVR giao diện Tiêu chuẩn 6 pin
Tín hiệu từ máy thu 1520us (5 kênh)
Tín hiệu đến ESC 1520us
Bộ nhớ Flash
64KB (Atmega644PA)
SRAM 4KB (Atmega644PA)
EEPROM 2KB (Atmega644PA)
Kích thước 50.5x50.5x12mm
Trọng lượng 21 gram
Hình 44: Cấu tạo của mạch cân bằng KK 2.1.5
Chức năng của từng phần trên KK 2.1.5
Cụm chân cắm bên trái: Các chân cắm AIL, ELE, THR, RUD,
AUX nối tương ứng với kênh 1 (ALI), kênh 2 (ELE), kênh 3 (THR), kênh 4 (RUD), kênh 5 hoặc 6 hoặc … ( AUX) trên Rx. Các chân này nhận tín hiệu xung các kênh truyền vào.
Cụm chân cắm bên phải: Các chân M1 đến M8 tương ứng với các
ESC của Motor 1 đến 8.
Hai chân cắm màu hồng : nối với pin Lipo để đo dung lượng pin. Hai chân cắm buzzer: chân cắm còi chip báo pin yếu.