Nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền tin không dây ứng dụng trong máy bay điều khiển từ xa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền tin
không dây ứng dụng trong máy bay điều khiển
từ xa
GVHD : TS. NGUYỄN HOÀNG MAI
GVD : TS. GIÁP QUANG HUY
SVTH : LÊ VIẾT SANH
MSSV: 105124081129
Nội dung chính:
Phần I : Tổng quan và nhiệm vụ
Phần II : Tổng quan máy bay điều khiển từ xa
Phần III: Tổng quan về module thu phát nRF24L01
Phần IV: Giới thiệu chung về module trung tâm
Phần V : Nội dung đề tài thiết kế
Phần VI: Kết quả, ứng dụng và hướng phát triển của
đề tài
Ở nước ngoài:
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Tại Việt Nam:
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Nhiệm vụ của đề tài:

Nghiên cứu chế tạo mô hình máy bay cánh bằng điều khiển từ
xa sử dụng động cơ không chổi than và bộ điều tốc ESC giao
thức PWM và thiết kế hệ thống truyền tín hiệu không dây từ
máy bay về mặt đất thông qua sóng RF.

Nội dung của đề tài gồm có:
1. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, nghiên cứu động học, động
lực học, khí động học của máy bay điều khiển từ xa.
2. Thiết kế và chế tạo máy bay cánh bằng điều khiển từ xa

cecna.
3. Thiết kế hệ thống truyền nhiệt độ từ máy bay về mặt đất
thông qua sóng RF.

Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Nguyên lý hoạt động
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Module nRF24L01
Sơ đồ nguyên lý Module nRF24L01 Sơ đồ khối của nRF24L01

Hoạt động ở tần số 2,4 GHz, có 126 kênh.

Khoảng cách truyền nhận là là 100m.

Sử dụng giao thức truyền SPI.

Điện áp hoạt động từ 1,9V đến 3,6V.

Tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps – 2Mbps.

Có bộ lọc nhiễu tại đầu thu.
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Module nRF24L01
Sơ đồ khối của nRF24L01
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI

Có 4 pin SPI.

Tốc độ tối đa 8Mbps.


3-32 bytes trên 1 khung truyền nhận.
Giới thiệu Module trung tâm
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Thiết kế bộ phận truyền dữ liệu qua sóng RF

Cảm biến nhiệt độ đo tín hiệu thông qua bộ lọc nhiễu và khuếch
đại lên để gửi tín hiệu đo được vào vi điều khiển Pic16F877A. Tại
đây tín hiệu được xử lý quy đổi phát sóng RF thông qua module
Nrf24L01để truyền nhiệt độ về mặt đất.

Hệ thống mạch phát:
Sơ đồ khối mạch phát
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
ADC
PIC
16F877A
Modul
nRF24L01
Cảm biến
LM35
Lọc
nhiễu
Đệm
Thiết kế bộ phận truyền dữ liệu qua sóng RF

Mạch thu sóng RF sẽ thu tín hiệu truyền về từ máy bay thông qua
module nRF24L01 sau đó đưa vào vi điều khiển pic16F877A để xử
lý cho hiển thị ra màn hình LCD và hiển thị lên máy tính thông qua
Max232.


Hệ thống mạch thu:
Sơ đồ khối mạch thu
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI

PIC
16F877A
Modul
nRF24L01
LCD
Max 232
Máy tính
Thiết kế bộ phận truyền dữ liệu qua sóng RF

Sơ đồ mạch nguồn cung cấp cho module:
Sơ đồ khối mạch thu
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI

Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát:
Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Thiết kế phần cứng máy bay
- Kích thước máy bay: 80x100cm
- Trọng lượng máy bay: 700g
Bản vẽ thiết kế thân máy bay cecna
Hình ảnh thi công máy bay
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Thiết kế phần cứng máy bay
DC Himodel A2212/1000kv
ESC Skywalker-40A
Tower pro SG900 Pin li-po 1000mAh 20C

Cánh loại 10x4.7
Transmitter Tx Flysky FS-C6TB
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Kết quả đạt được của đề tài

Về nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu và nắm bắt một
cách tổng thể về nguyên lý hoạt động, nguyên lý điều
khiển, tổng quan về động học, động lực học, khí
động học của máy bay điều khiển từ xa cecna.

Về thiết kế phần cứng:

Thiết kế chính xác sự cân bằng của máy bay điều
khiển từ xa.

Thiết kế hoàn chỉnh mạch truyền nhiệt độ về mặt
đất thông qua sóng RF.

Mô hình đảm bảo được yêu cầu về kỹ thuật và
thẩm mỹ.
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Về thiết kế điều khiển:

Sau hơn 3 tháng tìm hiểu nghiên cứu và thiết kế chế tạo chúng em
đã xây dựng được mô hình máy bay cánh bằng cecna bay được
trên không. Xây dựng thành công hệ thống truyền tin không dây
ứng dụng cho pic16F877A và modul thu phát để đo đạc giám sát
thu thập dữ liệu nhiệt độ truyền về mặt đất thông qua sóng RF.
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Mô hình máy bay cecna Mạch truyền tín hiệu Giao diện giao tiếp máy tính

Ứng dụng hạn chế và hướng phát triển của đề tài

Ứng dụng của đề tài ra thực tế với việc đo đạt và giám sát nhiệt độ
ở những nơi con người khó tiếp cận như núi cao, địa hình hiểm trở
v.v.
Ngoài ra từ đề tài có thể mở rộng chức năng cấu tạo của máy bay
để phục vụ cho các mục đích quân sự và dân sự khác như do
thám, cứu hỏa, quay video theo dõi giám sát đo đạc tại các vùng
hoang mạc, sa mạc bằng cách chế tạo và phát triển thêm.

Ứng dụng

- Một vài ví dụ thực tế:
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Những tồn tại và hạn chế cần khắc phục

Động cơ và cánh quạt chưa thật sự đồng bộ. Khi bay thì
còn tạo ra rung cho máy bay.

Trọng lượng của máy bay nhẹ nên khả năng chịu gió mạnh
là không cao.

Cặp module RF hiện có khả năng truyền nhận tốt trong
phạm vi 100m.

Phạm vi hoạt động của mô hình là chưa lớn vì dùng pin
nên thời lượng bay còn thấp.

Chỉ mới dừng lại ở việc đo nhiệt độ, chưa xây dựng được
một máy bay có thể thực hiện được nhiều chức năng.


Chưa hoàn toàn chế tạo được toàn bộ các bộ phận.
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI
Hướng phát triển của đề tài

Tích hợp thêm các cảm biến khác: la bàn điện tử, cảm
biến áp suất, cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại, tích
hợp hệ thống định vị GPS.

Lắp thêm camera gửi hình ảnh về máy tính theo đường
truyền wifi ứng dụng trong do thám.

Nghiên cứu để hoàn thiện và thương mại hóa sản phẩm
là một hướng phát triển tốt.
Phần I Phần II Phần III Phần IV Phần V Phần VI