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Dúvida em Horizonte Artificial para construção de um Drone com Arduino
Olá senhores, estou tentando ha uns 8 meses construir um Drone com o Arduino.
Não tenho muito experiência em aeromodelos e isso me dificulta em resolver alguns problemas
Estou ainda na fase da criação do sistema Inercial para estabilizar o Drone
Bem, se olharem o vídeo desse link aki de um Horizonte Artificial feito com o aplicativo “Processing”:
https://www.youtube.com/watch?v=YVgKzJ33DSs&feature=related
Há uma linha branca central que divide o Solo do Céu e em determinado momento essa linha fica abaixo do solo, na posição 0:22s até 0:26s o solo sobe e na posição 0:26 a 029s aproximadamente o solo desce, ai vem minha dúvida:
1- Essa subida e descida do solo é referente a inclinação do bico do avião? Ou,
2- Essa Subida ou descida do solo nesse horizonte é medido por meio de um sensor de atitude?
3- Essa atitude eu posso conseguir por meio de acelerômetro ou giroscópio?
4- Consigo também obter a altitude por meio de um Shield GPS para o arduino?
5- Existe algum componente ou sensor de altitude que possibilite usar com o Arduino?
6- É mais fácil eu usar um sensor de pressão para obter a altitude?
Obrigado pela ajuda e Feliz Natal a todos
Respostas a este tópico
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Permalink Responder até Otavio F Fedrizze em
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O pouco que entendo eu diria que a subida e descida é a inclinação do "avião". Para medir o ideal seria usar um acelerômetro.
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Permalink Responder até Guilherme Cardassi em
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Ola amigo !! Sou novo aqui mas tenho algumas respostas pra vc. Vamos lá !!
1- Essa subida e descida do solo é referente a inclinação do bico do avião? Ou, 2- Essa Subida ou descida do solo nesse horizonte é medido por meio de um sensor de atitude?
Este é um horizonte artificial e a linha preta representa o seu avião, a parte azul de cima o céu e o marrom abaixo a terra. Este aparelho funciona por meio de um giroscópio a vácuo. No seu caso, acho que vc consegue adaptar com um ou mais giroscópios para helicópteros e aeromodelos.
3- Essa atitude eu posso conseguir por meio de acelerômetro ou giroscópio?
Vc consegue fazer por meio de um sensor de pressão.
4- Consigo também obter a altitude por meio de um Shield GPS para o arduino?
A altitude do GPS não é tão precisa e varia muito. Acho que com um sensor de pressão é mais preciso pra o que vc quer fazer.
5- Existe algum componente ou sensor de altitude que possibilite usar com o Arduino?
Sensor de pressão.
6- É mais fácil eu usar um sensor de pressão para obter a altitude?
Sim.
Boa sorte no teu projeto ai !! valewww
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Permalink Responder até Enio Benatti em
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Caros Amigos,
estou vendo que vcs estão meio confusos quanto a instrumentação de voo.
Vamos por partes , descrever exatamente os termos necessãrios à compreensão do assunto.
Altitude : valor medido através de um altímetro , usando a pressão atmosférica , em relação ao nivel do mar,não confundir com altura.
Altura : altura da aeronave em relação ao solo abaixo dela ,só pode ser medida por um radar-altimetro.
Atitude : Angulo formado entre os eixos longitudinal e transversal da aeronave em relação ao plano horizontal , é fornecido por um "horizonte artificial" que é um instrumento giroscópico, atrelado ao vetor gravidade.
Normalmente , nós pilotos usamos o horizonte real , visível pela janela , para nos referenciar , já que o vetor gravidade fica mascarado pelas acelerações laterais durante as curvas. Quando entramos dentro de uma nuvem , não se pode ver o horizonte ( não se vê nem o solo ) e é impossível controlar a aeronave sem este referencial visual. Durante a noite o problema é o mesmo.
O Horizonte artificial foi inventado durante a 2* guerra mundial , para que se pudesse voar com mau tempo , dentro de nuvens , sem dependermos do horizonte visual.
O instrumento é formado de um giroscópio , que gira a umas 70.000 RPM , soprado pelo vácuo do motor da aeronave , e tem dois pequenos pêndulos , que forçam lentamente o giroscópio a ficar paralelo com a superfície da terra .
O angulo formado pelo giroscópio e os eixos de pitch e roll da aeronave , são mostrados no display , como no link fornecido pelo Ontreus , não tem nada a ver com altitude , nem com altura nem com altímetro nem com pressão atmosférica é um ANGULO !
Esta informação sendo elétrica , também é fornecida ao computador de voo (que é analógico) , que soma estas informaçôes com as da bussola eletronica (parte inferior do display) e dados para navegação e comanda os servos do piloto automatico ( se este estiver ligado).
Só mais um detalhe , no link para o video do instrumento , o cara não deve entender disto , pois a bussola gira junto com o angulo de roll , e isto esta ERRADO , a bussola deve ser a integral do angulo de roll , e não proporcional , como está no vídeo.Do jeito que está não vai funcionar.
Por enquanto é só.
Abração a todos.
Enio
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segue foto de um painel real de uma aeronave , mostrando os intrumentos , a esquerda temos o horizonte artificial indicando que a aeronave está com o nariz 5 graus para cima , mas com as asas niveladas , no centro o altimetro , em baixo a esquerda a bussola eletronica , indicando que estamos voando na proa 130 , ou seja para sudoeste e no centro o velocimetro vertical "climb rate indicator", indicando que estamos subindo a 500 pes/min a direita é um indicador do VOR , navegador por rádio VHF.
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Permalink Responder até ontreus phobos em
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Excelente a sua ajuda, estava voando as cegas, rs
O engraçado que me baseei no link do vídeo que passei e verifiquei no meu projeto que os dados obtidos do sensor magnético para a bússola digital não batiam com os dados obtidos do acelerômetro para o horizonte artificial. E não entendia o porque. E sempre a animação ficava diferente da do link que passei, fiquei 3 dias criando uma função para compensar os dados do acelerômetro com os do sensor magnético, até calculo de integral eu usei para acertar a minha animação pra que ficasse de acordo com o do link do americano, mas eu estava certo no inicio e não sabia, e acabei indo para um caminho totalmente errado e não confiando nos dados dos sensores.
Agradeço realmente a informações teóricas.
Agora para corrigir irei arrumar uma bússola convencional para acertar meus dados e mudar a função.
Acredito que tenha que construir um dirigível antes de passar para o drone, pois um dirigível é mais lento e ficaria mais fácil para entender e calibrar todos os sensores.
Agradeço a todos os amigos que me ajudaram, realmente eu não tenho nenhuma noção de aeromodelos ou vôo.
Estou disposto a ajudar qualquer um de vocês caso queriam criar o mesmo projeto que estou trabalhando ou um outro qualquer. No próximo mês irei comprar um sensor de pressão para construir um altímetro e um GPS para criar uma tela com um mapa para localizar o drone na carta. E depois disso irei trabalhar na estabilidade do drone com giroscópios.
Obrigado a todos, estou a disposição a ajudar no que for possível em algum projeto que vocês precisem de ajuda.
Segue o Link do Horizonte Artificial que criei mais a Bússola Digital.
Enio obrigado pela explicação com as imagens!
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Ontreus ,
Recomendo o Microsoft flight simulator 2004 , para vc enterder melhor os instrumentos de voo.
Ele tem até instrutor de voo , com cheques e tudo mais.
Ele é bem fidedigno , tanto na instrumentação quanto no comportamento aerodinamico da aeronave. Todos os instrumentos , inclusive os de pouso por instrumentos , funcionam perfeitamente , inclusive todas as frequências de navegação de todos os aeroportos.
Veja também o grupo aqui no LdG "25 anos de Flight simulator"
Só o helicóptero acho ruim , mas como não sou piloto de helicóptero, não posso dizer nada , mas os aviões são show de bola , parece que vc esta voando aeronaves reais.
Vc ainda pode usar o simulador como display de seu modelo real , se vc fizer um stream de dados do seu hardware para o PC no formato apropriado , pode ser via IP ou pela porta serial ,
vide FS2004 SDK no site sda Microsoft http://fsdeveloper.com/forum/downloads.php?do=file&id=34 e http://fsdeveloper.com/forum/downloads.php?do=file&id=35
Bom voo virtual !
Abração
Enio
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Ontreus ,
assisti ao seu video , é muito legal mesmo , mas ...tem um problema.
O acelerometro sozinho não serve para fazer um horizonte artificial , tem que ter um giroscopio !
Do jeito que está , em uma curva , o acelerometro vai somar a aceleração da gravidade com a aceleração centrípeta durante a curva , indicando uma ATITUDE completamente diferente da atitude real . Só esta funcionando porque vc esta parado , aí as 2 coincidem.
Faça a seguinte experiencia :
coloque o seu laptop e o seu prototipo da protoboard num carro em movimento.
Enquanto ele estiver andando reto , vai marcar certo , mas ao fazer curvas , note que ele marca um angulo de roll , proporcional a quao fechada é a curva , isto está errado , ele deve indicar o angulo da proto board em relação a superfície da Terra ,independente da aceleração a ele imposta !
Ao acelerar e frear ocorre o mesmo erro com o angulo de pitch , ele soma a aceleração do veiculo com a aceleração da gravidade , marcando um angulo de pitch errado !
No horizonte artificial real , giroscopico , vc pode fazer curvas a vontade , acelerar ou frear que ele sempre marca o angulo exato , independente da aceleração momentanea imposta.
O acelerometro deve sim ser usado para corrigir lentamente pequenos erros "drift" que o giroscopio possa acumular ao longo do tempo de operação.
Deve- se prever um mecanismo chamado "cage"( botão da direita na foto com o horizonte artificial real ) que usa os valores do acelerômetro para iniciar o giroscópio , mas depois de estabilizado ele libera o giroscópio e só faz pequenas correções , muito lentamente só para corrigir o drift do gyro.
Abração
Enio.
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Hum , estou vendo que é bem mais complexo. Essas suas informações me frustaram um pouco.
Seria necessário o uso de uns 3 giroscopios ou somente 2?
Ainda não consegui entender a relação do acelerometro com o giro, mas percebi trabalhando com ele (gyro), que este sempre volta para a sua posição inicial. Eu iria usar o gyro para controlar a potencia dos motores. Qdo o Drone estivesse fora da estabilidade os gyros iriam avisar o programa principal para acelerar ou desacelerar os motores.
Eu comecei a criar um tutorial, mas parei por que as coisas começaram a ficar mais complexas e estava perdendo muito tempo em escrever, parei na versão 11. Se vc me passar seu e-mail te mando o tutorial.
Vc acha melhor eu primeiro criar um dirigivel antes do drone? pois assim seria mais facil eu aprender essa parte teorica de vôo.
Estou apenas com um Gyro, pois eu imaginei que o 1 Gyro + 1 Acelerometro seria suficiente para criar um sistema de estabilização IMU.
Mas perceni que muitos sistemas de estabilização usam 3 gyros sem acelerometro, inclusive ate tenho um, e ainda não o usei por que estou sem o dispositvo programador
Vou passar para o controle dos motores vou ver se consigo alguma coisa na pratica, vou fazer o designer do Drone de acordo com os motores que tenho e assim q eu eterminar eu te mostro. Estou com 1 motor que tem a força para levantar 1,5kg e dois motores que levantam 130 gramas, vou ver o que consigo.
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Mau amigo , os gyros não tem nada a ver coma a potencia dos motores , ele mede os angulos de atitude da aeronave , e col eles vc atua nas superficies de controle. A potencia da aeronave é para elea manter a velocidade de voo do avião. Para fazer o piloto automatico só com dois já da , pitch e roll.
se vc for fazer um quadricoptero , aí é totalmente diferente , mas da mesma maneira , vc fornece a atitude para o computador de voo e ele decide o que fazer com os motores para atingir a atitude desejada. É bem complexo , principalmente porque devido aos atrasos de processamento o sistema acaba ficando instável e entra em oscilação.
Para não oscilar , vc deve levar em consideração os aspectos dinamicos do sistema , mas a matematica envolvida é um porre ! começa com um modelamento de tudo usando transformadas de laplace e poi aí vai.
A Sparkfun tem umas plaquinhas com tudo incluso , e tem pra vender aqui no LdG
vai o link :9 DOF sensor stick .
Este aqui vem com tudo e um processador igual ao Arduíno na própria plaquinha do sensor 9 Degrees of Freedom - Razor IMU.
Estas plaquinhas já vem com tudo , Giroscopio , acelerometro , magnetometro , tudo em 3 eixos na mesma plaquinha é show.
veja o video do AHRS completo (Attitude Heading Reference System) no utube:
Abração
Enio.
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Show de bola, mas ae acaba com a diversão. So vou comprar uma plaquinha dessa quando chegar no limite da gambiarra, rs
Bem que ja comecei a enfrentar falta de pinos no arduino pra tanto sensor. e a palca até que esta em um bom valor, sai ate mais barato do que comprar tudo separado.
Mas a vantagem que aprendi muito mais com tudo separado, de 8 meses atrás eu so sabia ligar led, agora ja da pra brincar.
mas valew mesmo, nem sabia que tinha essas placas prontas.
vlw
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E como nosso pais esta terrivelmente servido de componentes e placas como essa, se não fosse Mercados Livres da Vida jamais teria como fazer qualquer projeto.
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Permalink Responder até Marcio R. L. em
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de repente ajuda...
http://www.dealextreme.com/p/kk-multicopter-controller-full-set-107408
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