Hardware de control
Placa Madre
La placa madre utilizada es la diseñada por el CIII con la idea de utilizarla en múltiples proyectos. Provee una plataforma de desarrollo para el microcontrolador LPC2114/24. Algunas características y periféricos de este microcontrolador son:
- 16/24K RAM
- 128/256K flash
- CPU con una velocidad maxima de 60MHz
- 4 canales A/D de 10 bit
- Interfaces series UART, I2C y SPI
- Dos timmers de 32 bit
- 6 PWM
- Reloj en tiempo real
- Hasta 46 I/O de proposito general
Los componentes utilizados en la placa se encuentran en el mercado local, y para su diseño se empleó exclusivamente software libre, particularmente KiCAD
Sensores
Giroscopio
El sensor utilizado para medir velocidad angular es el ITG-3200. Su salida es digital por medio del bus
, entregando mediciones correspondiente a los 3 ejes Y, X y Z. Cada medición realizada en su correspondiente eje, es digitalizada por 3 conversores A/D que entregan la información sobre un ancho de 16 bits. Posee un filtro pasa bajos programable, un sensor de temperatura y un oscilador con 2% de precisión.
Su tensión de alimentación es muy flexible y va desde 2.1V hasta los 3.6V. Su tensión de lógica se encuentra separada y puede ir desde 1.71V hasta VDD.
Acelerómetro
Luego de realizar distintas pruebas sobre distintos sensores de aceleración, se optó por el ADXL345. Por su excelente relación costo-beneficio.
El sensor ADXL345 contiene salida digital a través del bus
o SPI, brindando una resolución de 13 bits por cada eje y hasta un rango de
. Su resolución tanto como su rango son programables y puede discernir hasta 1.0º de inclinación utilizando la configuración de máxima resolución.
Driver de motores ESC
Para controlar la potencia de los motores utiliza una señal servo convencional: un tren de pulsos cuadrados de período T y ciclo de trabajo W variable (0 % y 100 % respectivamente). Los controladores de los motores (ESC, Electronic Speed Controller) permiten regular la potencia suministrada a cada motor.
Inicialmente se optó por diseñarlos, se propuso un esquemático compuesto por 6 MOSFETs, un microcontrolador que haga de interfaz con el exterior y que excite a los MOSFETs. Luego se procedió a la búsqueda de los componentes y encontramos un impedimento al no conseguir los MOSFETs de estas características(100A, 12V) en el mercado local. Al tener que importarlos, se comenzó con el análisis de costo-beneficio y resultó ser mas conveniente utilizar los ESC disponibles en el mercado, ya cumplen con los requisitos que se necesitaba para el proyecto.
Los controladores elegidos también son RCTimer de 30A. Se alimentan con una tensión que se pueda formar con celdas LiPo que en este caso se conectan en serie para lograr un voltage de 11.1V. La conexión al motor tiene tres cables (motor brushless).
Características:
- Voltage de entrada:DC 6-16.8V(2-4S Lixx)
BEC:5V 2amp
- Corriente de trabajo: 30A (Output: Continuous 30A, Burst 40A up to 10 Secs.)
- Dimensiones: 36mm (L) * 26mm (W) * 7mm (H).
- Peso: 32g.
La frecuencia de trabajo que se utilizó es de 200Hz, ya que era lo suficiente para cerrar el lazo de control.
Conexión inalámbrica
Para controlar el QA3 ya sea a través de un joystick, de una cámara o algún sensor externo, es necesario algún medio de comunicación inalámbrico. Se analizaron las opciones disponibles en el mercado y se optó por utilizar una conexión Wi-Fi(802.11). Este tipo de conexión permite conectarse directamente a otra PC, o a un router donde pueden existir muchas PCs conectadas, evitando así, hardware extra en la PC que realice el control a largo plazo.
El módulo utilizado es el WiFly GSX. Es un sistema embebido que brinda una solución completa de acceso wireless, requiriendo únicamente 4 pines de conexión (POWER, TX, RX, GND) para ser utilizado. Una vez que la configuración ha sido establecida, el módulo puede acceder automáticamente a una red WiFi y comenzar a enviar/recibir paquetes, a través de datos serie.
Desde el microcontrolador funciona de modo transparente, donde la conexión es exáctamente igual a una configuración null modem sin handshaking. Contiene disparadores por tiempo para armar el paquete TCP/IP y ser enviado, como así también disparos por un carácter clave, esto reduce el tiempo de latencia de conexión.
