Projekt letového stabilizátora

Stabilizátory letu pre RC modely sú v poslednej dobe dosť populárne, takže som sa rozhodol, že sa na ne pozriem zbližšia. Pustil som sa do vývoja vlastného stabilizátora. Hlavným cieľom je získanie skúseností s inerciálnymi snímačmi a rozšírenie vedomostí aj v iných oblastiach. Vývoj stále prebieha, v súčasnosti je v prevádzke základná funkcionalita v režime Rate. A sú k dispozícii prvé výsledky z testovania vo vzduchu. V tomto článku napíšem niečo o tomto projekte.
titulny

Stručný popis zariadenia

Stabilizátor je vyvíjaný na vlastnom hardvéri, teda zatiaľ čiastočne vlastnom. Použil som vývojovú dosku STM32F3 Discovery, na ktorej je mikrokontrolér, inerciálne snímače (pre prvé pokusy) a pomocné bloky (ledky, tlačítka, napájanie). Na ňu je nasadený nadstavbový modul, na ktorom sú konektory pre pripojenie palubnej inštalácie lietadla (RC prijímač, servá, akumulátor), nová IMU (Bosch BMI160). Okrem toho sú na ňom obvody pre napájanie celého zariadenia z Li-pol, teda spínaný DC/DC menič pre servá a stabilizátor pre ostatné časti. Tiež sú na ňom ďalšie snímače pre možné budúce použitie telemetrie a Flash pamäť pre ukladanie konfigurácie alebo nameraných dát zo snímačov. Poslednou dôležitou úlohou modulu je umožniť jednoduchú a presnú (opakovateľnú) montáž do lietadla.
Úlohou stabilizátora je upravovať polohy kormidiel, ktoré pôvodne nastavuje pilot kniplami na základe informácií získavaných z inerciálnych snímačov. Takže potrebuje nejako získať informácie o polohe serv z RC prijímača. Na to je použitý protokol Exbus firmy Jeti model. Je to jednoduchý protokol bežiaci na UART-e, ktorý umožňuje zredukovať kabeláž medzi stabilizátorom a prijímačom na jeden kábel. Z toho vyplýva možnosť použiť minimalistický prijímač, teda Rsat2. Z prijatých informácií o polohe serv stabilizátor generuje PPM signály pre 8 serv.
Softvér má na starosti spracovanie signálu z IMU (kompenzácia chýb, filtrácia) a následné výpočty akčných zásahov pre kormidlá lietadla. Okrem toho samozrejme všetku komunikáciu s okolím, nastavenie snímačov a všetko potrebné.

Fotky

Nasledujúce fotky zobrazujú stabilizátor so súčasnou druhou a s prvou verziou nadstavbového modulu:


stabilizator 1
stabilizator 2
stabilizator 3

Stabilizátor sa do lietadla upevňuje pomocou skrutiek na podložky zalepené do trupu:


stabilizator v lietadle

Na testovanie stabilizátora sa používa toto lietadlo, a na ďalších obrázkoch vidíte zapojenie stabilizátora do palubnej inštalácie lietadla a jeho umiestnenie v lietadle:


lietadlo
zapojenie
stabilizator v lietadle

A jedna ilustračná fotka z testovania:


vo vzduchu

Pri letovom testovaní (mali sme šťastie na poriadne veterné dni práve keď to bolo treba) sa ukázal pozitívny vplyv na let. Pri nárazovom vetre sa pohyby lietadla vyvolané vetrom (kývanie, trasenie) obmedzili, takže vývoj takéhoto zariadenia má zmysel. Ale určite treba ešte pokračovať.
Toľko v stručnosti. Kto chce poznať detaily, môže si prečítať celú moju diplomovku.