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RoboFly是小马哥团队在2018年8月推出的一款完全开源的小四轴。 下面是RoboFly四轴飞行器的整体框图、原理图、pcb、实物图源代码的截图，先一睹为快，后面详细介绍。 ) G' r) L6 m# q) _. C: e+ ?( Z ~# P; ]
图1：RoboFly四轴飞行器整体框图 A; n* ?1 |7 v( ^, _4 K" m# v& l# X, ] g# m' M" H7 M 
图2：RoboFly四轴飞行器原理图 ) d$ E% n) c4 w) S; S9 L8 B% a 
图3：RoboFly四轴飞行器PCB图 3 {0 {% u' D2 Q* G9 j0 s # B7 F4 n) W1 Q" V$ j" V& U 
图4：RoboFly四轴飞行器PCB 3D俯图 5 L% o! d/ p) W" u, v& d3 D* ? 
图5：RoboFly四轴飞行器PCB 3D侧视图 0 ~3 k$ k! V, n! u3 V- O5 [/ ~5 H; E" t& ?6 Q. S! ?6 \9 b 
图6：RoboFly四轴飞行器实物图 # o* P, y6 d+ |$ @ 
图7：RoboFly四轴飞行器源代码截图 5 P: c% P( p+ h$ D 制作并开源这套小四轴的初衷有如下几点； 1、 初学者需要一款价格低廉、软硬件资料完备、有技术支持的四轴学习平台； 2、 以散件形式发售，电路板布局、元器件封装选型要方便焊接组装； 3、 四轴所需元器件采购方便、靠谱，最好能提供一站式采购，避免过多邮费、采购周期长、采购到不合格元器件导致学习难以进展。 4、 源代码要极其精简、方便入门者能够方便的学习，实现自己的代码； 5、 保留一定扩展接口、方便用户自己进行扩展如定高、航迹、巡线等飞行功能。在学习完四轴飞行器之后，这个开源的四轴板子仍然可以作为一个STM32开发学习板使用； 7 m9 a6 a" Q) a" |3 l3 e* C& `$ \* j) ]$ X- u1 D, R: w RoboFly四轴的基本配置如下： 主控芯片：STM32F103C8T6 姿态检测：MPU6050 气压计： FBM320 无线芯片：SI24R1 供电方案：HT7750SA升压+XC6206稳压 灯光指示：1个电源指示LED、1个用户编程LED、4个单总线全彩RGB灯 电池：600mAh 20C 1S锂离子电池 电机：720空心杯 桨叶：55mm桨叶 桨叶保护罩：相邻轴距65mm 机架：PCB一体化机架 续航时间：10分钟 遥控距离：空旷50m 5 C. y3 Q4 G. y# P- x5 j; p U* \ f8 R* W8 t RoboFly四轴原理图各模块简单说明： 
STM32F103C8T6是ST在2007年发布的一款MCU，截止目前ST已经发布了速度高达400MHz的STM32H7 (这时候一定有人会说600MHz的事，我知道，不用提醒)，我自己也是用STM32F1,STM32F4,STN32F7都做过各种各样的四轴，但是这个开源的四轴我还是选择了STM32F103C8T6，主要从三点考虑，一是封装比较大，方便初学者焊接，二是价格低廉，学习成本比较低，三是网上有大量的资料供初学者学习使用。 $ L& P3 l( e; Y; ~5 i& T 
姿态传感器选择MPU6050，主要考虑的也是封装比较大，可以直接使用烙铁焊接，而且价格比较低，资料也很丰富。而且还自带DMP库，可以完成姿态结算后直接把姿态角输出给主控芯片。2016年我们的第一款四轴就是采用DMP库输出姿态角的。 ' @1 J( K* ?# d* f3 [& x% w; b/ q) | % M0 Q' y1 U; r 
气压计使用的是FBM320,对于这款气压计，个人认为性能一般。但是优点就是这个封装和BMP280、SPL06的引脚都是兼容的，方便更换。但是小四轴上放气压计，有一个比较麻烦的地方就是要想办法排除桨叶的风对它的干扰。可以使用海绵等其他东西进行隔离。 # K2 q$ e" S9 E 4 A' Z0 T" A- P 
无线芯片用的是SI24R1，国产的，之所以用这个而不用NRF2401，是因为这个经过我测试，性能也是可以的，引脚完全兼容NRF2401，无线发射可以做到7dB，在发射和接收端都采用陶瓷天线的前提下，可以达到50m的通讯距离。如果加上AP，那达到100米应该没有问题。通过两个低成本的0欧姆电阻对电源进行了单点接地，防止电机回路的电流波动串进射频回路对射频造成干扰。 ( M& t- g4 ^- H' G" ~8 X2 f+ t! f) \& q : K: h# d1 ]7 G8 f/ k2 ~0 }) g& H 
对于供电方案中的先升压再降压的方案，这是我做第一款四轴飞行器的时候发现的，这种1S的锂离子电池，在四个空心杯进行供电的时候，如果四个空心杯电机不带桨叶，也就是说没有负载，那启动是没有问题的。但是如果四个空心杯都带上负载，瞬间提速到满速，就会瞬间把电池输出电压拉低到3V以下，经过我测试甚至低到了2.8V，这时候如果不升压，直接用电池给LDO供电，那LDO就会失效。所以通过升压再降压后给单片机系统供电是一个可行的方案。另一个方案就是在电机启动的时候采用缓慢启动的方式，这样电池的电压就不会瞬间被拉低，但是这样的一个不足之处就是无法让这个小四轴非常暴力，飞起来不够爽快。 4 {7 W; {% G# u5 |$ R3 j+ Q/ Y: P 
四个机臂上采用的RGBLED是串行单总线全彩灯，也就意味着只需要占用单片机的一个IO端口，就可以控制这四个灯发出各种各样的颜色。这个灯类似与WS2811,也是通过零一码来实现数据通讯，进而控制灯的颜色的。对于初学者而言，时序往往难以理解，而这个灯可以作为学习时序最简单的一个例程，虽然简单，但是却非常有趣。 因为小四轴的尺寸、重量等限制，这版四轴飞行器的电池最好不要超过600mAh，否则电池自身的重量就会成为最大的包袱。而太小的电池则不能提供较长时间的续航。总之我经过测试认为600 mAh容量应该是一个拐点。电池最好带保护板、有一定的安全性能。否则胀饱、失效事小，严重点在炸机的时候可能会爆炸。 ' M, c% r' s$ e3 I+ K) Zx! S; H$ T8 E! G3 D 
对于这个四轴最关键的一个组建—空心杯，说出来都是泪啊，做四轴两年，有一年的时间都在寻找合格的空心杯电机。2017年有一款四轴飞行器因为采购的电机侧向震动太大，导致桨叶转动之后产生很大的侧向震动、严重干扰了加速度计，使角度偏差很大，基本不能垂直飞行。一开始把问题锁定在MOS管上、陀螺仪上、原理图与PCB设计上都未能解决问题，后来对原始数据进行FFT变换后发现了干扰的频率点，这才确定是电机的侧向震动引起的。还有一种情况就是同一批次的电机性能差异很大，导致PID调节的输出差异很大，最终会影响MOS管的寿命、电机寿命。空心杯电机使用SI2302这款MOS管进行驱动，这是非常常见的一款MOS管，便宜又好用。但是市面上这个管子假货也比较多。很多人在电机驱动电路上加不加电容、加不加二极管有很大的争议，我经过测试发现，加上电容之后效果很好，而加上二极管的效果则一般。也可能是测试方式不够严谨，回头可以一起讨论这个问题。 " N3 L) D K. {5 j5 t( y6 [ 桨叶选型一定要注意选择平衡性好的桨叶、做工有瑕疵的可能会影响平衡性，在飞行的时候，如果不平衡就会导致侧向震动。 + X- p- v- j' k5 k2 ? c. ~初学者在调试四轴的时候，摔下来、失控是很常见的，所以加上桨叶保护罩之后，可以很大程度上减小桨叶、电机报废的概率。 ( {3 K1 C. F. b& q 
如果采用飞控板和机架隔离的方式，就能从一定程度上降低震动的影响，但是这样或许会增加重量及成本，所以我选择了PCB机架，这也是初学者最容易实现的一个方案，但不是唯一的方案。 # U1 a" C& r, _8 F+ h: I& a 四轴源码采用Keil MDK V5.20 STM32库使用的是标准库 ! L! S% B9 w% M+ J: O四轴源代码工程创建方法可以参考我们最小系统板的课程，课程视频可以在公众号观看，下面分享的资料中也提供了工程创建的PDF文件。 $ y# |! f+ r& Z9 s 
链接中包括以下6个文件（回复帖子可下载）： 1、RoboFly_releaseV1.1.zip（PCB工程，使用AD09创建） 2、RoboFlyDEMO.zip（源代码工程，使用Keil MDK V5.20创建） 3、RoboFly四轴飞行器元件3D模型.zip(3D模型，使用Solidworks2013创建) 4、Keil中STM32F1工程模板的搭建.pdf 5、RoboFly开源四轴交流群二维码.jpg 6、电子开发学习公众号二维码.jpg & i7 |8 ?9 S& ~7 k( O
1ãRoboFly_release V1.1.zip
(12.75 MB, 下载次数: 3981)
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