如何使用Arduino制作简单低成本的RC控制器

在这个中级电子和无线电通信教程中，我们将深入研究使用Arduino平台和nRF24L01+无线模块构建功能齐全的8+通道RC(无线电控制)发射器和接收器。该项目结合了微控制器编程，传感器集成和射频通信的核心技能，非常适合希望扩展DIY远程控制系统知识的爱好者。

应用程序

本RC系统可用于：

•遥控飞机、船和汽车

•DIY无人机或四轴飞行器

•无线机器人控制

•多伺服控制系统

为什么是nrf24lo1?

2.4 GHz射频通信：工作在2.4 GHz ISM频段，可实现中短距离(使用外置天线时为1km ~ 5km)的无线数据传输。

•基于包的通信：数据以小数据包(最多32字节)发送，内置CRC检查错误和自动确认(ack)以提高可靠性。

•多数据管道：支持多达6个数据管道，允许一个接收器监听多个发射机使用唯一的地址。

•低功耗：传输时仅消耗~ 12ma，可进入超低功耗休眠模式，提高电池效率。

•SPI接口：使用SPI协议与微控制器通信，用于高速数据传输和配置。

•可调功率和数据速率：传输功率和数据速率(250kbps, 1mbps, 2mbps)可以根据距离和速度进行调整。

注意：要为接收器供电，仅使用1 (ONE) ESC的BEC，因为超过1个电源输入可以击穿nano的5v引脚。

无线电总结

发射机的一面:

•从电位器和开关等输入设备读取模拟或数字值。

•将这些值打包到结构化数据包中。

•通过nRF24L01+模块按设定的频率发送报文。

接收端:

•连续侦听传入的数据包。

•解析接收到的数据并将其映射到伺服位置或电机速度。

•包括安全功能，如信号丢失超时检测。

发射机的代码

主要功能：

•创建一个无线RC发射机使用电位器(或操纵杆)和按钮。

•通过nRF24L01+将控制数据发送到接收端进行控制：

•4个模拟通道：副翼、升降舵、方向舵、油门

•2个数字通道：按钮(如弹射或齿轮)

•将指数响应曲线(expo)应用于模拟控制，使接近中心的操纵杆控制更平滑。

库和初始化

•这些库允许Arduino使用SPI并与nRF24L01+无线电通信。

•设置无线电对象，CE在引脚7，CSN在引脚8。

•使用5个字符的管道地址与接收方通信。

数据结构(包)

•这是一个紧凑的自定义协议，仅占用18字节。

•它在单个数据包中有效地传输4个模拟轴位置+ 2个按钮状态。

•创建一个名为data的全局实例。

注意：你可以添加更多的变量，但最多只能添加32个字节(int是4个字节，char是1个字节，等等)。

设置函数

•begin(9600)：启用串行调试。

•radio.begin()：初始化nRF24L01+模块。

•openWritingPipe()：设置用于向接收者发送数据的地址。

•setPALevel()：降低功率电平(使用RF24_PA_LOW或HIGH以获得更大范围)。

•setDataRate()：采用慢速可靠的数据速率(250kbps)。

•stoppllistening()：设置模块为传输模式。

注意：使用完全相同的设置为接收器和发射器。

主循环

•从模拟引脚读取操纵杆值。

•转换模拟值(0-1023)到伺服角度(0-180)。

•使用applyExpo()函数将指数曲线应用于副翼、升降舵和方向舵。

•读取按钮状态(HIGH =未按下)。

•如果未按下则发送‘1’，如果按下则发送‘0’(如果需要，您可能需要翻转此逻辑)。

•将整个数据包通过无线电发送给接收者。

applyExpo()函数

•该函数对输入应用指数响应曲线：

•Expo = 0：全线性响应(无曲线)。

•世博> 0：软化中心附近的灵敏度。

•它将0-180范围内的输入映射到90(中心)附近的规范化曲线。

注意：这给了你精确的控制靠近操纵杆的中心和完整的旅行在两端。

接收方代码

主要功能：

•使用nRF24L01+模块从发射器无线接收控制信号。

•解析6个通道(可扩展)的输入：4模拟(x1, y1, x2, y2)和2数字(b1, b2)。

•驱动5个伺服器，用于2个副翼，1个升降舵，1个方向舵和1个电机(ESC带BEC)。

•应用微调，映射，世博(通过dualRate)和信号安全(例如，约束())。

nRF24L01设置

•使用地址为“77777”的管道0侦听传入数据。

•设置为最小功率(考虑RF24_PA_LOW或RF24_PA_HIGH以获得更好的范围)。

•使用250kbps，在更长的距离上获得更好的可靠性。

•禁用自动确认最小延迟或ping。

注意：为了扩大范围，考虑制作nrf24lo1，地面范围助推器(教程即将推出)。

伺服系统初始化

•定制PWM范围(1000-2000µs)，通过附加(引脚，min, max)节流-用于esc。

•其他伺服使用默认的544-2400µs范围。

控制逻辑

•油门开始在90(0推力)，因为它是操纵杆的中性或默认位置。

•0.7用作限制器，这样电机就不会太热或烧坏。

•使用dualRate()根据费率因子限制旅行(对于初学者)。

•对所有表面应用修剪值。

•电梯映射是倒置的，这是典型的取决于操纵杆的方向。

双速率函数

•限制移动范围。

•清洁和可重复使用的所有表面。

本文编译自hackster.io