RC फ्लाइट डेटा रिकॉर्डर/ब्लैक बॉक्स: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

इस निर्देशयोग्य में मैं RC वाहनों, विशेष रूप से RC हवाई जहाजों के लिए एक arduino आधारित फाइट डेटा रिकॉर्डर बनाने जा रहा हूँ। मैं डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक Arduino प्रो मिनी और एक एसडी कार्ड शील्ड से जुड़े UBlox Neo 6m GPS मॉड्यूल का उपयोग करने जा रहा हूं। यह परियोजना अन्य बातों के अलावा अक्षांश, देशांतर, गति, ऊंचाई और बैटरी वोल्टेज को रिकॉर्ड करने जा रही है। Google धरती प्रो का उपयोग करके बेहतर देखने के अनुभव के लिए इस डेटा को समृद्ध किया जा रहा है।

चरण 1: उपकरण और भाग

पार्ट्स

• Ublox NEO 6m GPS मॉड्यूल: eBay/अमेज़न
• माइक्रो एसडी कार्ड मॉड्यूल: eBay/अमेज़ॅन
• माइक्रो एसडी कार्ड (उच्च गति या क्षमता आवश्यक नहीं): अमेज़न
• अरुडिनो प्रो मिनी: ईबे/अमेज़ॅन
• FTDI प्रोग्रामर और संबंधित केबल: eBay/अमेज़ॅन
• परफ़बोर्ड: ईबे/अमेज़ॅन
• हुकअप तार: eBay/अमेज़ॅन
• हैडर पिन: eBay/अमेज़ॅन
• दिष्टकारी डायोड: ईबे/अमेज़ॅन
• 2x 1K ओम रोकनेवाला: eBay/अमेज़ॅन
• 1500 माइक्रोन कार्डबोर्ड

उपकरण

• सोल्डरिंग आयरन और सोल्डर
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• लैपटॉप या कंप्यूटर
• मल्टीमीटर (कड़ाई से आवश्यक नहीं लेकिन अविश्वसनीय रूप से सहायक)
• मदद करने वाले हाथ (फिर से जरूरी नहीं लेकिन मददगार)
• क्राफ्ट नाइफ

ऐच्छिक

• प्रोटोटाइप के लिए उपयोग की जाने वाली वस्तुएँ आवश्यक नहीं हैं लेकिन बहुत उपयोगी हैं
• ब्रेड बोर्ड
• Arduino Uno
• जम्पर तार

चरण 2: सिद्धांत और योजनाबद्ध

डिवाइस का दिमाग Arduino pro mini है, यह RC वाहनों (मेरे मामले में एक हवाई जहाज) Li-Po बैटरी बैलेंस पोर्ट से संचालित होता है। मैंने इसे 2s बैटरी के लिए सेट अप किया है लेकिन इसे अन्य बैटरी आकारों के लिए समायोजित करने के लिए आसानी से बदला जा सकता है।

यह टुकड़ा पूरा नहीं हुआ है मैं इस निर्देश को अपडेट कर दूंगा जब नियंत्रण सतह की रीडिंग पूरी हो जाएगी

सर्वो 1 मेरा हवाई जहाज की लिफ्ट मोटर होगा जबकि सर्वो 2 मेरा उड़ान नियंत्रक सर्वो आउटपुट होगा।

GPS मॉड्यूल NMEA स्ट्रिंग्स के रूप में GPS उपग्रहों से डेटा प्राप्त कर रहा है। इन स्ट्रिंग्स में स्थान की जानकारी होती है, लेकिन सटीक समय, गति, शीर्षक, ऊंचाई और बहुत से अन्य उपयोगी डेटा भी होते हैं। एक बार एक स्ट्रिंग प्राप्त होने के बाद इस परियोजना के लिए उपयोगी जानकारी को TinyGPS कोड लाइब्रेरी का उपयोग करके निकाला जाता है।

बैटरी वोल्टेज और ऊंचाई स्थिति के साथ यह डेटा एसडी कार्ड में 1Hz की दर से लिखा जाएगा। यह डेटा सीएसवी (अल्पविराम से अलग मूल्य) प्रारूप में लिखा गया है और उड़ान पथ की साजिश के लिए Google मानचित्र का उपयोग करके व्याख्या की जाएगी।

चरण 3: प्रोटोटाइप

नोट: GPS मॉड्यूल कनेक्शन ऊपर नहीं दिखाए गए हैं। जीपीएस निम्नानुसार वायर्ड है:

GND से Arduino ग्राउंड

VCC से Arduino 5V

RX से Arduino डिजिटल पिन 3

TX से Arduino डिजिटल पिन 2

यह जांचने के लिए कि सभी घटक सही तरीके से काम कर रहे हैं, ब्रेडबोर्ड पर सब कुछ बिछाकर शुरू करना सबसे अच्छा है क्योंकि आप यह पता नहीं लगाना चाहते हैं कि सब कुछ एक साथ रखने के बाद ही आपके पास एक दोषपूर्ण हिस्सा है। अतिरिक्त कोड लाइब्रेरी जिसकी आवश्यकता होगी वह TinyGPS लाइब्रेरी है जिसका लिंक नीचे पाया जा सकता है।

छोटे जीपीएस

नीचे दिया गया वोल्टेज परीक्षक कोड केवल वोल्टेज मापने वाले सर्किट का परीक्षण करता है। Arduino को सही वोल्टेज पढ़ने के लिए समायोजन मान को बदलने की आवश्यकता है।

फाइल कोड का उपयोग एसडी कार्ड मॉड्यूल और माइक्रो एसडी कार्ड का परीक्षण करने के लिए किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि दोनों सही ढंग से पढ़ और लिख रहे हैं।

जीपीएसटेस्ट कोड का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि जीपीएस सही डेटा प्राप्त कर रहा है और सही तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया है। यह कोड आपके अक्षांश, देशांतर और अन्य लाइव डेटा को आउटपुट करेगा।

यदि ये सभी भाग एक साथ सही ढंग से काम कर रहे हैं तो आप अगले चरण पर जा सकते हैं।

चरण 4: सोल्डरिंग और वायरिंग

सोल्डरिंग या वायरिंग में से कोई भी करने से पहले अपने सभी घटकों को कार्डबोर्ड के एक टुकड़े पर रखें और इसे घटकों के बाहरी आयामों में काट लें। यह आपके सभी टुकड़ों के लिए आपकी माउंटिंग प्लेट होगी।

परफ़ॉर्मर को सबसे छोटे आकार में काटकर सर्किट बोर्ड बनाएं क्योंकि वज़न और आकार प्राथमिकताएं हैं। कटे हुए परफ़ॉर्मर के किनारे के साथ हेडर पिन को मिलाएं, यह वह जगह है जहाँ बैटरी बैलेंस पोर्ट और भविष्य में कंट्रोल सरफेस सर्वो और फ़्लाइट कंट्रोलर कनेक्ट होंगे। सर्किट डायग्राम के अनुसार 2 1k ओम रेसिस्टर्स और रेक्टिफायर डायोड को मिलाएं।

सर्किट आरेख के अनुसार माइक्रो एसडी कार्ड मॉड्यूल को आर्डिनो के पिन से मिलाएं, AWG 24 तार का उपयोग करके कनेक्शन बनाएं।

सर्किट आरेख के अनुसार और एक ही प्रकार के अधिक तार का उपयोग करके फिर से परफ़ॉर्मर और आर्डिनो के बीच कनेक्शन बनाएं।

नोट: जीपीएस एक इलेक्ट्रोस्टैटिक संवेदनशील उपकरण है, सोल्डरिंग करते समय सावधान रहें और कनेक्शन बनाते समय कभी भी किसी भी तार के माध्यम से कोई करंट न चलें

लगभग 3-4cm (1-1.5in) तार की लंबाई का उपयोग करके arduino पर संबंधित पिन के लिए GPS मॉड्यूल पिन को मिलाएं, यह GPS मॉड्यूल को बैकिंग कार्ड के दूसरी तरफ मोड़ने के लिए पर्याप्त सुस्त देता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि सब कुछ सही ढंग से वायर्ड है, सभी कनेक्शनों के लिए निरंतरता की जांच करें और दोबारा जांचें।

हॉट ग्लू का उपयोग करके एसडी कार्ड मॉड्यूल, द अरुडिनो प्रो मिनी और आप कार्डबोर्ड के एक तरफ कस्टम परफ़ॉर्मर और दूसरी तरफ जीपीएस मॉड्यूल और एंटीना माउंट करें।

एक बार जब आपके पास सभी टुकड़े सही ढंग से वायर्ड हो जाते हैं और कार्डबोर्ड पर आरोहित हो जाते हैं तो कोड पर जाने का समय आ जाता है।

चरण 5: कोड

यह वह कोड है जो अंतिम डिवाइस पर चलता है। जबकि यह कोड चल रहा है, जीपीएस मॉड्यूल पर एलईडी फ्लैश करना शुरू कर देगा, जैसे ही जीपीएस में 3 से अधिक उपग्रहों के साथ एक फिक्स होगा। Arduino बोर्ड पर एलईडी एक बार झपकाएगा जैसे ही एक arduino यह दिखाने के लिए शुरू होता है कि CSV फ़ाइल सफलतापूर्वक बनाई गई है और फिर यह GPS LED के साथ समय पर झपकेगी जब इसे माइक्रो एसडी कार्ड में सफलतापूर्वक लिखा जाएगा। यदि माइक्रो एसडी कार्ड के एलईडी अवशेष को इनिशियलाइज़ नहीं किया जा सकता है और आपके वायरिंग या माइक्रो एसडी कार्ड में कोई समस्या है।

यह कोड हर बार प्रोग्राम चलाने पर एक नई CSV फ़ाइल बनाएगा, उन्हें "flightxx" लेबल किया जाएगा जहाँ xx 00 और 99 के बीच की संख्या है जो प्रोग्राम के चलने पर हर बार बढ़ जाती है।

स्प्रैडशीट में वर्तमान समय फ़ील्ड को सही करने के लिए आपको UTC (कोऑर्डिनेटेड यूनिवर्सल टाइम) को अपने लिए सही समय क्षेत्र में बदलने की आवश्यकता है। मेरे लिए मान यूटीसी +2.0 है क्योंकि वह समय क्षेत्र है जिसमें मैं स्थित हूं लेकिन इसे "टाइमज़ोन" फ्लोट को बदलकर कोड में बदला जा सकता है।

चरण 6: परीक्षण, परीक्षण, परीक्षण

अब तक आपके पास एक कार्य प्रणाली होनी चाहिए, इसका परीक्षण करने का समय आ गया है, सुनिश्चित करें कि सब कुछ अपेक्षित रूप से कार्य कर रहा है।

एक बार जब सब कुछ काम कर रहा हो और आपको स्प्रैडशीट पर एक आउटपुट मिल रहा हो जो किसी भी ठीक समायोजन के लिए सही समय लगता है। उदाहरण के लिए मेरे पास मूल रूप से केबल संबंधों के साथ मेरे हवाई जहाज के निचले हिस्से में डिवाइस लगा हुआ था, लेकिन कुछ जांच के बाद मुझे पता चला कि इससे जीपीएस उपग्रहों की मात्रा कम हो गई थी जो किसी भी समय लगभग 40% तक देख सकते थे।

अपने सिस्टम का परीक्षण करें सुनिश्चित करें कि सब कुछ काम करता है और जहां आवश्यक हो इसे परिष्कृत करें।

चरण 7: अपने डेटा को समृद्ध करना

अब जब आपके पास एक विश्वसनीय प्रणाली है, तो यह पता लगाने का समय आ गया है कि उस डेटा को अधिक पठनीय तरीके से कैसे प्रदर्शित किया जाए। स्प्रेडशीट ठीक है यदि आप किसी एक समय में सटीक गति चाहते हैं या यदि आप यह जांचना चाहते हैं कि जब आप एक निश्चित क्रिया करते हैं तो आप वाहन कैसा व्यवहार कर रहे थे, लेकिन क्या होगा यदि आप मानचित्र पर पूरी उड़ान को प्लॉट करना चाहते हैं या प्रत्येक डेटा बिंदु देखना चाहते हैं अधिक पठनीय फैशन में यह वह जगह है जहाँ डेटा संवर्धन सहायक होता है

हमारे डेटा को अधिक पठनीय तरीके से देखने के लिए हम Google धरती प्रो का उपयोग करने जा रहे हैं, आप इसे डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक कर सकते हैं।

अब आपको CSV फ़ाइल को GPX फ़ाइल में बदलना होगा जिसे GPS विज़ुअलाइज़र का उपयोग करके Google धरती द्वारा अधिक आसानी से पढ़ा जा सकता है। आउटपुट GPX चुनें, अपनी CSV फ़ाइल अपलोड करें और कनवर्ट की गई फ़ाइल डाउनलोड करें। फिर Google धरती में GPX फ़ाइल खोलें और इसे स्वचालित रूप से सभी डेटा को एक अच्छे उड़ान पथ में आयात और प्लॉट करना चाहिए। इसमें किसी भी समय शीर्षक जैसी अतिरिक्त जानकारी भी शामिल होती है।

नोट: मैंने तस्वीरों से लंबे, लंबे डेटा को हटा दिया है क्योंकि मैं अपने सटीक स्थान का खुलासा नहीं करना चाहता।

चरण 8: निष्कर्ष और संभावित सुधार

इसलिए कुल मिलाकर मैं इस बात से बहुत खुश हूं कि यह प्रोजेक्ट कैसे निकला। मुझे अपनी सभी उड़ानों से डेटा प्राप्त करने में मज़ा आता है। हालांकि कुछ चीजें हैं जिन पर मैं काम करना चाहता हूं।

सबसे स्पष्ट रूप से मैं नियंत्रण सतहों की सटीक स्थिति को पढ़ने में सक्षम होना चाहता हूं। मेरे पास इसके लिए अधिकांश हार्डवेयर हैं लेकिन मुझे कोड में इसके उपयोग को सक्षम करने की आवश्यकता है। अभी भी कुछ तकनीकी चुनौतियों को दूर करना है।

मैं अधिक सटीक ऊंचाई डेटा के लिए बैरोमीटर भी जोड़ना चाहूंगा, क्योंकि वर्तमान में जीपीएस ऊंचाई डेटा एक शिक्षित अनुमान से कहीं अधिक प्रतीत नहीं होता है।

मुझे लगता है कि तीन अक्ष एक्सेलेरोमीटर जोड़ना अच्छा होगा ताकि मैं देख सकूं कि विमान किसी भी समय कितना जी-बल सहन कर रहा है।

हो सकता है कि किसी प्रकार का एक घेरा बनाएँ। वर्तमान में उजागर घटकों और तारों के साथ यह बहुत ही सुरुचिपूर्ण या मजबूत नहीं है।

कृपया मुझे बताएं कि क्या आप डिजाइन में कोई सुधार या संशोधन के साथ आते हैं, मुझे उन्हें देखना अच्छा लगेगा।