CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICACEFET/MG Campus V Álan Crístoffer Gabriel Cabral Rafael Alexander Rafael Cabral Ronaldo Tavares Relatório final de Introdução à Prática Experimental: Quadricóptero Álan Crístoffer Gabriel Cabral Rafael Alexander Rafael Cabral Ronaldo Tavares Relatório final de Introdução à Prática Experimental: Quadricóptero Relatório técnico apresentado ao final do projeto de Introdução à Prática Experimental com o intuito de expor o desenvolvimento e funcionamento de um quadricóptero. Prof. Renato de Sousa Dâmaso RESUMO Este trabalho documenta a montagem e programação de um quadricóptero e explica seu princípio de funcionamento. Palavras-chave: quadricóptero. aeromodelismo . controle. Keywords: quadcopter. aeromodelling . control.ABSTRACT This report documents the assembly and programming of a quadcopter and explain it’s working principles. ............................ 15 2.............................. 14 FIGURA 2..............................................................................1 Objetivos específicos ...............8 GY-512 .......................................3 Giroscópio/Acelerômetro .........2 ESCs ...................... 23 FIGURA 2................................... 11 2..........................2..........................................15 LIGAÇÃO DO ARDUINO NA PROTOBOARD PARA GRAVAÇÃO EM MICROCONTROLADOR ... 9 2...............................................................2... 17 FIGURA 2....................................................................................................... PITCH E YAW.................................................................................................................. 18 FIGURA 2.............. 15 2.............2 COMPARAÇÃO PPM E PWM.............13 COMPONENTES MECÂNICOS MONTADOS.. 19 FIGURA 2.................7 Frame....................2................................2.. 13 2......................................................................... 8 2...............................................................................................................1 RELAÇÃO DE MATERIAIS ............................................................... 18 FIGURA 2........ 6 2 DESENVOLVIMENTO ..............................................................1 LIGAÇÕES STAR E DELTA ...2.............................................3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .............................................................. 7 2...................................... 7 Divinópolis 2014 5 .............................. 10 FIGURA 2.................................5 DEMONSTRAÇÃO DE SWAY.......................... 26 5 REFERÊNCIAS .... 25 Lista de Tabelas TABELA 2..................................................................................... 14 FIGURA 2.....................5 Hélices .........12 FRAME.................................................1.2........................................................................... SURGE E HEAVE................. 13 2......................... 22 FIGURA 2............................................................................................................................................. 15 3 RESULTADOS ...............................................................................................................................................................................................8 Arduino / ATMega328P-PU .... 20 FIGURA 2...1 Motores brushless ...........................................................................................................................4 Radio/Wireless Transceiver .................................................................9 NRF24L01........................................................................................................2.................................................................................... 20 FIGURA 2.......6 SENTIDO DE ROTAÇÃO DOS MOTORES ............................................2 COMPONENTES ........................................ 27 Lista de Imagens FIGURA 2.............6 Bateria.14 FIOS DE ALIMENTAÇÃO DOS ESCS SOLDADOS NO CENTRO DO FRAME .......... 12 FIGURA 2................................ 9 FIGURA 2.......11 TESTE DO NRF24L01 ......................................... MOTOR E HÉLICES MONTADOS .................... 8 2.......................................................4 DEMONSTRAÇÃO DE ROLL.16 CIRCUITO CONTROLADOR COM OS COMPONENTES SOLDADOS ...................7 HÉLICES DE SENTIDO HORÁRIO E ANTI-HORÁRIO ...................................... 26 4 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........ 11 FIGURA 2.........................17 CIRCUITO CONTROLADOR POSICIONADO NO FRAME .................................................................................................................................................................. 25 FIGURA 2...........10 TESTE DO GY-512................2............................................ 7 2...................................................................................................1 OBJETIVO GERAL ....................................................................................Sumário 1 INTRODUÇÃO ..................3 LIGAÇÃO DO ESC EM UM ARDUINO ............................... 15 2.................................................... 8 2. 10 FIGURA 2............. de forma a permitir o voo estável do equipamento. ou um módulo GPS ou similar. Matemática. 6 Divinópolis 2014 . Eletrônica. monitoramento de fauna e flora. filmagens. aquisição de imagens. Devido à sua fácil montagem e controle. Para navegação pode ser utilizado um modulo de radio. onde se recebe comandos de direção. Ele se utiliza de um giroscópio/acelerômetro para calcular a velocidade dos motores. como entrega de mercadorias. Seu desenvolvimento e uso está sendo explorado em todo o mundo para as mais diversas finalidades. Controle e Física. Elétrica. Hoje em dia o tipo de quadricóptero mais utilizado é o não tripulado (drone). o quadricóptero é o tipo mais comum de multirotor. Como pode-se perceber. Programação. Embora seja considerado de fácil montagem e controle.1 INTRODUÇÃO Quadricópteros são multirotores compostos por 4 motores dispostos em duas hastes perpendiculares. etc. envolve todas as áreas da Mecatrônica. estando um em cada extremidade. que possui tamanho reduzido e é capaz de executar manobras rápidas. além de outras. busca de pessoas perdidas. bem como voar ao ar livre ou dentro de construções. vários campos estão envolvidos durante sua montagem. como Mecânica. que permite que o quadricóptero se desloque em um caminho previamente especificado. 1 Relação de materiais Material Turnigy Aerodrive SK3 . Tabela 2. A Tabela 2. que são por sua vez controlados pelo módulo controlador.3V) Módulo Conversor Usb 2.4GHz Radio/Wireless Transceiver GY-512 (giroscópio/acelerômetro) Resistências (10KΩ) Capacitores (10uF) LM7805 (Regulador de Tensão 5V) LM7833 (Regulador de Tensão 3.0 Para Rs232 TTL Placa de fenolite ATMega328P-PU Quantidade 4 1 4 1 4 2 1 4 2 1 1 1 2 2 O quadricóptero utiliza de 4 motores com hélices giratórias.1 mostra a relação de materiais gastos no projeto. Divinópolis 2014 7 . Para a montagem foram utilizados ESCs. 2. e foram montados o controlador e o controle remoto responsável por controlar os ESCs.1 OBJETIVO GERAL Desenvolver um quadricóptero capaz de levantar voo e manter altitude.2822-1275 Brushless Outrunner Motor Turnigy nano-tech 1300mah 3S 25~50C Lipo Pack Turnigy Plush 18amp Speed Controller F330 Glass Fiber Mini Quadcopter Frame 330mm APC style propeller 8x4-E nRF24L01 2. hélices e um frame comercial. motores. Este se comunica com um controle remoto para receber instruções de operação.2 DESENVOLVIMENTO Foi desenvolvido um quadricóptero utilizando peças mecânicas e elétricas encontradas no mercado tão quanto de confecção própria. controlados por ESCs (Eletronic Speed Controller – Controlador eletrônico de velocidade). As vantagens deste tipo de motor são: Alta potência Alto torque Baixa inércia Tamanho reduzido Peso reduzido Alta eficiência Longa vida útil Não acumula poeira ou faíscas Baixo ruído Baixa resistência térmica Alcança até 80. que possui maior força.1 mostra ambas ligações. Providenciar os componentes necessários. 2. Seu acionamento é feito através de 3 fios que estão ligados às bobinas.2. entretanto não possui contato mecânico entre o rotor e o estator.1. A tensão e corrente necessárias variam de acordo com o modelo. e Delta. girando assim o rotor.1 Objetivos específicos Estudar o funcionamento básico de um quadricóptero. Testar o funcionamento dos componentes. Existem duas formas de ligações com finalidades específicas: Star (estrela). que tem menor consumo. e possui também um imã em sua parte externa que gira em torno de seu próprio eixo.2 COMPONENTES 2. Implementar software controlador capaz de controlar os motores com o intuito de manter o quadricóptero estável no ar. A Figura 2.1 Motores brushless O motor brushless (motor sem escova) é muito parecido com os motores elétricos com escova em sua parte mecânica.000 rpm Estes motores trabalham com corrente continua.2. 8 Divinópolis 2014 . e não sua largura. que gira.2.2 ESCs O ESC (Eletronic Speed Controller – Controlador Eletrônico de Velocidade) é responsável por ativar e desativar bobinas do motor de forma a controlar a velocidade de rotação do mesmo. O acionamento e controle destes motores é complicado e normalmente utiliza-se de equipamentos específicos para facilitar o controle. e não no eixo. Também se diferem por possuírem 3 fios de controle. Uma comparação entre as ondas PWM e PPM é representada na Figura 2.2. PPM é um pulso onde o dado transmitido varia de acordo com a posição do pulso alto. No caso deste projeto foi utilizado o ESC. e não 2 como a maioria dos motores elétricos.1 Ligações Star e Delta Fonte: http://mfreitas.ulusiada.por. como os utilizados para ligar aparelhos DVD a televisores. GND e PPM (Pulse Position Modulation) vindos do controlador. VCC.pt/brushless. 2. Divinópolis 2014 9 . As 3 saídas são conectadas ao motor. Este equipamento possui 5 entradas e 3 saídas: VCC e GND vindos da fonte de energia.Figura 2. como é o caso do PWM (Pulse Width Modulation). Este é o tipo de onda que se obtém quando se decodifica ondas de rádio e é também utilizada por cabos AV (Audio – Video).jpg Estes motores são diferentes dos motores convencionais por possuir suas bobinas fixas na estrutura externa do motor. 3 Ligação do ESC em um Arduino Fonte: http://robotic-controls.3. Note que o ESC utilizado neste projeto não tem especificações similares ao descrito na imagem. porém o ESC deve ser escolhido de acordo com o motor utilizado e a fonte de energia disponível.jpg A Figura 2.png 10 Divinópolis 2014 .net/wp-content/uploads/2013/11/pwm-ppmsignal-example.2 Comparação PPM e PWM Fonte: http://blog.3 indica uma maneira de ligar um ESC em um Arduino. Como escolher os componentes será descrito na Subseção 2.Figura 2. Figura 2.com/sites/default/files/images/esc_bb1.oscarliang. Grau de liberdade. Os 3 de rotação são roll (rolar).4).lnwfile. Figura 2.jpg Divinópolis 2014 11 .3 Giroscópio/Acelerômetro Giroscópio e acelerômetro são responsáveis por determinar a orientação do corpo ao qual estão acoplados no espaço. na mecânica.com/_/o/_raw/zr/5s/9m.4 Demonstração de ROLL.Figura 2. é o numero de parâmetros independentes que definem a configuração de um sistema.2. Juntos permitem o controle com 4 graus de liberdade.5).2. sway (balançar) e surge (ondular) (ver Erro! Fonte de referência não encontrada. PITCH e YAW Fonte: http://o. Um aeromodelo tem 3 graus de liberdade de rotação e 3 de translação. pitch (arfar) e yaw (guinar) (ver Figura 2. Os 3 de translação são heave (elevar). Giroscópio é um instrumento capaz de medir a aceleração angular. além de uma unidade 12 Divinópolis 2014 . Thrust permite ao aeromodelo se propulsionar na mesma direção que suas hélices. pitch. surge e sway.Figura 2. O acelerômetro sofre interferência da força gravitacional. Após a correção é possível obter medições precisas e confiáveis. sendo confiável apenas nos primeiros poucos segundos de funcionamento. SURGE e HEAVE Fonte: http://upload. modelo utilizado no projeto. O GY-512.PNG Embora o sistema tenha 6 graus de liberdade.org/wikipedia/en/5/59/Translations. Com isso pode-se descobrir a velocidade e deslocamento vetorial do mesmo. O giroscópio acumula erros rapidamente. 2007). tornando possível manter controle dos ângulos de yaw. podendo calcular os vetores componentes do heave. também conhecido como estimativa quadrática linear.5 Demonstração de SWAY. apenas 4 são controláveis.wikimedia. Com isso é possível descobrir a velocidade e deslocamento angular do mesmo. O método mais usado é o Filtro de Kalman. nomeadamente roll. é baseado no chip MPU-6050 que possui um giroscópio e um acelerômetro. Para corrigir este problema são aplicados cálculos que permitem diminuir drasticamente os erros um do outro sem perder precisão. pitch e roll. No entanto ambos tem problemas de medição (WOODMAN. Acelerômetro é um instrumento capaz de medir a aceleração vetorial de um objeto. que podem ser utilizadas para acompanhar o deslocamento e orientação da aeronave. yaw e thrust (impulso). Controlando estes quatro graus de liberdade o quadricóptero é capaz de se movimentar precisamente em um espaço tridimensional. que faz vários cálculos relativos a movimento. comuns em helicópteros e aviões) e duas de sentido horário.6. O normal (e desejado) é que o vento seja empurrado no sentido hélice-motor. 2. Este módulo possui bibliotecas fáceis de serem utilizadas. A forma como é feito o pitch da hélice (a torção em torno de seu eixo longitudinal) faz com que a inversão mude apenas o sentido em que o vento é puxado e repelido. pelo seu baixo custo e alcance razoável. No entanto. isto não ocorre. As hélices de sentido horário também são conhecidas. Embora de grande utilidade é de difícil uso. devido à pouca documentação. Neste projeto tanto o circuito controlador quanto o circuito do controle remoto foram confeccionados pelos autores. já que não são totalmente convencionais. que diz ao primeiro quais operações devem ser executadas.2.4GHz-HowTo 2. Para estabilizar o quadricóptero. e no sentido oposto aos motores nas hastes transversais.com/Nrf24L01-2. Caso isto não seja obedecido. existem bibliotecas para Arduino que fazem uso deste recurso. aplicar o Filtro de Kalman. como. Embora pareça lógico que inverter uma hélice anti-horária faz dela uma hélice de sentido horário. por exemplo. Os autores dizem ter descoberto como utilizar o DMP através de engenharia reversa. Neste projeto foi utilizada a i2cdevlib1. Toda informação relacionada ao uso deste modulo foi retirada do endereço eletrônico http://arduino-info.2. (Garantia e Informações de Segurança. como pushers.wikispaces.4GHz Radio/Wireless Transceiver. o quadricóptero não se estabiliza e executa um movimento yaw descontrolado.3V) e consome pouca corrente.com/jrowberg/i2cdevlib Divinópolis 2014 13 . Para conseguir esse efeito quando o motor gira em sentido horário é indispensável o uso de hélice própria. que são difíceis de encontrar no Brasil. Por este motivo. conforme indicado na Figura 2. as hélices devem ser duas de sentido anti-horário (as mais utilizadas.4 Radio/Wireless Transceiver Unidades de radio são utilizadas para permitir a comunicação sem fio entre o circuito controlador (embarcado) e um controlador remoto.aritmética dedicada conhecida como DMP™ (Digital Motion Processor™). em inglês. os motores devem girar no mesmo sentido do motor que se encontra na outra extremidade de sua haste. Para permitir a comunicação entre ambos foram utilizados dois módulos nRF24L01 2.5 Hélices As hélices de um quadricóptero devem ser analisadas com cuidado. 2013) 1 https://github. necessita de baixa tensão (3. Figura 2.7 permite observar a diferença entre os dois tipos de hélice.7 Hélices de sentido horário e anti-horário Fonte: http://static.png A Figura 2.cathalcoffey. ambas tem as pás com concavidade para baixo).ie/assets/projects/quadcopter/quad_rotations. Figura 2.rcgroups.net/forums/attachments/1/4/0/5/4/1/a4657520-63ccwtractor-cwpusher__jesolins.JPG 14 Divinópolis 2014 .6 Sentido de rotação dos motores Fonte: http://www. Atente para o fato que inverter uma hélice não a faz igual a outra (da forma como estão na imagem. É também um ótima oportunidade para aprender mais sobre o uso de microcontroladores e alguns componentes eletrônicos. Atualmente os materiais mais utilizados são fibra de vidro e fibra de carbono. 2. Foi descoberto que todos os vendedores encontrados importavam suas peças e revendiam. fabricado pelos autores. Neste projeto ambos serão utilizados. aproveitando assim a facilidade de programação e vasta coleção de bibliotecas disponíveis para o Arduino e o baixo custo do ATMega.2.6 Bateria A bateria ideal para um aeromodelo deve ter pouco peso e grande carga. ATMega328P-PU é o microcontrolador utilizado na placa Arduino modelo UNO. 2. porém será feito o boardbreak do microcontrolador. e a principal loja a Hobby King. permitindo ao aeromodelo muito tempo de voo. porém não no Brasil. Todos os fóruns e blogs encontrados sempre indicavam ambas. Esta pesquisa inicial mostrou que o quadricóptero é normalmente comprado já montado. A variedade de peças é abundante. As peças são disponibilizadas separadamente com a finalidade de reposição. porém havia a possibilidade de comprar as peças separadamente. por serem pioneiras. bem como um software para programar a placa.2. que exporta para todo o mundo.7 Frame O Frame deve ser o mais leve e resistente. 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Inicialmente foi feita uma pesquisa na internet para definir quais materiais seriam necessários para construir um quadricóptero. Divinópolis 2014 15 . e mesmo os encontrados não tinham muitas unidades. Com esta informação foi feita uma busca que revelou que a principal marca neste setor é a Turnigy.2.8 Arduino / ATMega328P-PU Arduino é uma plataforma de computação física baseada numa placa com um microcontrolador. enquanto capaz de absorver vibração.2. Atualmente as baterias que melhor atendem a estes requisitos são as de polímero de íon de lítio. de forma que o software rodando seja código Arduino (bootloader e bibliotecas compatíveis) e que o mesmo seja posto em um circuito próprio. Não foram encontrados vendedores no Brasil que praticassem preços justos. motores e ESCs realmente poderiam ser utilizados em conjunto.ex.: 2S. motores. etc) indica o número de células da bateria. Durante o tempo de espera foram comprados os módulos de rádio e giroscópio/acelerômetro da loja Eletrogate 2. que foram imediatamente testados. No ESC: o Um número seguido de um “A”.com 16 Divinópolis 2014 .Acessando o catálogo da Hobby King. O site da loja tem uma função que auxilia neste trabalho. etc) indica a carga da bateria. Este recurso foi utilizado para fazer um levantamento inicial de possibilidades. ESCs. o Para descobrir o tempo de voo médio proporcionado pela bateria deve-se multiplicar o valor do indicador “C” pelo numero de mAh (miliamperes-hora) e dividir pelo consumo estimado dos motores. ou se o site indicou algo errado. 3S. e que isso deveria ser observado durante a compra. bateria e frame listados na Tabela 2.eletrogate. Este “C” no entanto não está relacionado com Coulombs. mas levou dois meses. Houve dificuldade em averiguar se a bateria. A estimativa de entrega das peças era de um mês. Após pesquisa (Garantia e Informações de Segurança. 4S. que é a indicação das peças necessárias para montar o aeromodelo dada uma determinada peça. Mais tarde foi descoberto que as hélices escolhidas não são as corretas: eram todas hélices de sentido anti-horário. Trata-se da corrente máxima suportada pelo equipamento (em amperes). 2013) foi esclarecido que: Na bateria: o Um número seguido de um “S” (p. Foram então comprados as Hélices. 2 http://www. O uso de termos e abreviações desconhecidos pelos autores causou dificuldades em decidir o que comprar. Trata-se de um índice.ex. Este número deve ser maior que a soma da corrente máxima consumida por cada motor. O site indicou estas hélices pois os motores Aerodrive SK3 são híbridos e servem tanto para quadricópteros quanto para helicópteros e aviões.: 20C. o Um número seguido de um “C” (p. No momento da compra os autores não tinham conhecimento da necessidade de hélices especiais e confiaram no site. pois o pacote ficou retido na alfândega brasileira por um mês. foi descoberto que não existe um padrão de conexões e encaixes para as peças que compõem o quadricóptero. 30C.1. em Belo Horizonte. Divinópolis 2014 17 . Figura 2.8) é um circuito que utiliza o chip MPU6050 e providencia algumas facilidades. yaw) corrigidos. Ângulos de Euler foram evitados por possuírem muita ambiguidade (SICILIANO e SCIAVICCO.9) foram testados conectando ambos a diferentes Arduinos e fazendo com que um Arduino enviasse um sinal para o outro. como um regulador de tensão interno que permite o uso de tanto 5V quanto 3.mp4 que mostra o funcionamento descrito.arduino. aparentemente desnecessária para o objetivo do trabalho.mp4.10 é um quadro do vídeo Gyro-Accel controlando Motor. unity quaternion e ângulos ZXY (roll.cc/uploads/Main/mpu-6050.O módulo GY-512 (Figura 2. bem como vetor aceleração e gravidade.3V.jpg Seu módulo DMP é capaz de fornecer ângulos de Euler. embora o mais indicado por não possuir ambiguidade. Ao receber este sinal o Arduino ligava ou desligava um led. pitch. A Figura 2.8 GY-512 Fonte: http://playground. Durante o teste o GY-512 foi ligado a um Arduino. encontrado em um leitor de CD. aumentando sua velocidade conforme sua inclinação no eixo Y aumentava. e controlava um motor elétrico de 12V. 2005) e o quaternion. A Figura 2.11 exibe um frame deste vídeo. é composto por muitos elementos e apresentaria uma curva de aprendizado muito grande. Este teste foi registrado no vídeo Teste das placas WiFi. Os nRF24L01 (Figura 2. Para este projeto foi escolhido os ângulos ZXY por sua possível facilidade de extração de informação para estabilizar o quadricóptero. seeedstudio.9 nRF24L01 Fonte: http://www.com/depot/images/product/n%20RF24L01.jpg Figura 2.Figura 2.10 Teste do GY-512 18 Divinópolis 2014 . pois estes podem ser encaixados de duas maneiras.Figura 2. as peças que sobram são utilizadas em outros tipos de montagens. A fixação das hélices também gerou confusão. A possibilidade do motor ser fixado de duas formas existe pelo fato dele ser hibrido. sendo o motor montado de forma contraria ao intuitivo.11 Teste do nRF24L01 Não foram encontradas dificuldades na montagem do frame já que este possuía manual de instruções. possuindo assim furo de diâmetro muito menor que o diâmetro do eixo do motor. Embora estranho esta é a forma correta de manusear as hélices. Divinópolis 2014 19 . já que estas são feitas para vários modelos de motores.13 mostra todos os componentes mecânicos montados.12 mostra o motor fixado no frame já com a hélice. Sobraram muitos parafusos. porcas e arruelas da montagem. porém foi observado que os fios teriam que girar em torno do eixo caso fossem fixados dessa forma. de forma a evitar vibrações. A Figura 2. Isto também é normal. Inicialmente a maneira mais clara de montagem do motor é prendendo sua parte superior no frame. e usar um adaptador para fixar a mesma sem folgas. Foi necessário alargar o furo para que elas se encaixassem no motor. Após analisar imagens e vídeos de motores parecidos montados foi observado que sua carcaça se move junto com o eixo. no entanto houve muita dificuldade na montagem dos motores. A Figura 2. Figura 2.12 Frame.13 Componentes mecânicos montados 20 Divinópolis 2014 . motor e hélices montados Figura 2. mesmo estes tendo conectores machos. Durante os testes os fios foram presos usando fita isolante.14). A configuração dos ESCs chamou a atenção dos autores por sua interface incomum. os ESCs de uma haste tiveram seus fios soldados diretamente aos fios dos motores.5mm de diâmetro foram soldados junto aos negativos e positivos para conectar estes ao circuito de controle. nem para os motores. 75% e 100%. Após a realização dos testes. que provê a alimentação. Primeiramente foi necessário descobrir como ligar os ESCs nos motores e como aciona-los utilizando o Arduino. Foi possível observar a força destes motores. Fios de 1. permitindo que os ESCs fossem acionados e configurados. já que assim os fios não mantinham grande área de contato. aguardar um tom de confirmação e então enviar o sinal que será tratado como baixo. o que os fez Divinópolis 2014 21 . Isso fez com que a corrente fosse reduzida. no meio do frame. Em 100% os motores tinham muita força. A forma como o ESC gera estes sons também é curiosa: ele utiliza as bobinas dos motores para gerar beeps variados. Os motores foram ligados com velocidade de 25%. Os ESCs foram fixados em suas posições utilizando presilhas de plástico. foi feita a solda. que manda iniciar o módulo enviando a valor que representará o total. tendo-se certeza de como ligar e acionar o componente. Esta operação só precisa ser feita uma vez. O modelo de ESC comprado não possui conectores em seus fios. mas não permitindo que os motores girassem. no entanto. nem para bateria.Após montada a parte mecânica foram iniciados os trabalhos na parte elétrica. Para utilizá-lo é necessário primeiramente calibra-lo. Foi feito o primeiro teste acionando os quatro motores de uma vez. Como é necessário que os motores girem em sentidos diferentes. Os negativos dos ESCs foram todos soldados juntos. Isso foi feito seguindo as instruções do manual. Isso foi facilmente feito com o Arduino usando a biblioteca padrão Servo. não foi feito antes de todos os testes terem sidos concluídos. Após algumas considerações foi decidido soldar os fios do ESC nos motores. aumentando para 50%. enquanto os da outra haste tiveram dois fios trocados. Isso se mostrou extremamente ineficiente. O menu é apresentado na forma de sinais sonoros. espaçamento e intensidades diferentes são opções diferentes do menu. Isso. Esta inversão de fios é responsável pela inversão de sentido de rotação do motor. sendo que beeps de duração. e seus fios foram soldados aos conectores dos motores. mas estavam presos. O mesmo foi feito com os positivos (Figura 2. Para configurar os ESCs foi necessário utilizar sua interface de comunicação PPM. caso ainda não tenha sido feito. instalando o bootloader. 22 Divinópolis 2014 . Figura 2. resistência de 4.15 (capacitores de 18µF a 22µF. ATMega328P-PU.7 KΩ a 10KΩ e cristal de 16kHz). Testes com velocidades menores foram gravados e podem ser vistos nos arquivos de vídeo Teste 1. desconectando a bateria.mp4.mp4 e Teste 3. A primeira forma pode danificar o Arduino e não é recomendada. Esta foi feita observando as necessidades do microcontrolador. Teste 2. Removendo o chip do Arduino e colocando o chip a ser gravado no lugar. Existem duas formas de gravar o microcontrolador com software Arduino: 1.forçar o frame que começou a trepidar violentamente. e fazendo o upload de seu software.14 Fios de alimentação dos ESCs soldados no centro do frame Foi também confeccionada uma placa para servir de controlador.mp4. 2. Utilizando uma protoboard conforme o esquema apresentado na Figura 2. O circuito foi levemente modificado e reimpresso.3V para alimentar o nRF24L01. No entanto não foram postas trilhas para ligar os ESCs. Após selecionar a porta e modelo corretos no menu ferramentas.Figura 2. Isso ocorreu pois 19 dos 28 pinos do microcontrolador foram utilizados. O primeiro modelo foi impresso espelhado. foi acionado o comando ferramentas>instalar bootloader. mas utilizando a opção upload com programador. desta vez sem espelhamento. Após verificar que todos os fios estavam corretamente conectados e firmes e repetindo o processo a instalação finalizou com sucesso. o que resultou em muitas Divinópolis 2014 23 . O mesmo processo deve ser repetido para fazer upload de seu sketch.cc/en/uploads/Tutorial/BreadboardAVR. O terceiro circuito foi particularmente difícil de ser terminado. que pode ser encontrado no menu exemplos. do menu arquivo. Isso fez com que fosse necessário que o cobre e os componentes ficassem do mesmo lado. Como a placa ficará no quadricóptero e será alimentada pela bateria.15 Ligação do Arduino na protoboard para gravação em microcontrolador Fonte: http://arduino. Foram necessárias doze horas para conseguir fechar o circuito. O Arduino foi carregado com o sketch “ArduinoISP”.png Para programar o microcontrolador pela primeira vez foi montado o esquema na protoboard. O que aconteceu. foi necessário adicionar um regulador de tensão para reduzir a tensão para 5V. esperando que assim ele saísse corretamente na placa. Ocorreram erros de comunicação entre o Arduino e o microcontrolador na protoboard. conforme utilizado pelo microcontrolador e pelo GY-512. Foi necessário também um segundo regulador de tensão de 3. O circuito foi desenhado utilizando o software Proteus. ficando de dimensões bem próximas ao do circuito. Foi utilizado um ferro de passar roupa para aquecer o papel e transferir o circuito do papel pro cobre. o mesmo foi lavado com água corrente. ela não foi capaz de terminar o circuito. Foi utilizado cloreto de ferro para corroer o cobre em volta do circuito. Foi utilizado um furador tipo grampeador para furar a placa nos locais onde seriam postos os componentes. Todo o papel foi removido e o circuito ficou visível. A impressão foi feita em papel de revista de baixa qualidade. Embora existam papéis específicos para a transferência. sendo necessária intervenção manual.trilhas em sua volta. Foi então posto na placa de cobre. completamente transferido para o cobre. 24 Divinópolis 2014 . O circuito ficou mergulhado na solução por aproximadamente meia hora. Os componentes foram então colocados em seus lugares e soldados (Figura 2.17) e a bateria e ESCs foram ligados à placa. A placa foi então posicionada (não fixada) no quadricóptero (Figura 2. tornando extremamente difícil achar uma combinação de caminhos onde todos nenhuma trilha se sobrepusesse. Foi necessário o uso de uma furadeira elétrica para alargar alguns furos. com o toner em contato com o cobre. Após a impressão o papel foi cortado com o intuito de diminuir seu tamanho. Com isso foi aprendido que não se pode confiar no software para fazer todo o trabalho. Embora a função autoroute seja extremamente útil. o mesmo foi desligado e o circuito mergulhado em agua.16). Após verificado a corrosão total. este foi o que se mostrou mais eficiente. Após dez minutos aplicando leve pressão com o ferro de passar. 17 Circuito controlador posicionado no frame Divinópolis 2014 25 .16 Circuito controlador com os componentes soldados Figura 2.Figura 2. quando foi percebido que havia algo errado. Tentativas ainda estão sendo feitas de comprar as hélices dele. Todo o estudo é extremamente gratificante e a quantidade de conhecimento adquirido é imenso. A comunicação com este só foi realizada através do anúncio. Foram feitas tentativas de comprar hélices no Brasil. fazendo um membro do grupo de deslocar até lá. Para quem quer iniciar um projeto como este. Foram iniciados os trabalhos no software controlador.3 RESULTADOS Foram adquiridos o frame. que também centraliza a alimentação de todo o circuito. podendo ser posto em circuito próprio. sem sucesso. já que haviam hélices direcionando o ar para cima. 4 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Quadricópteros são máquinas relativamente baratas e muito complexas. principalmente. pois há poucos fornecedores e as necessidades são muito específicas. recomenda-se cautela ao escolher as peças e vendedores. porém reside em Ouro Preto. Outro anunciante diz ter as hélices desejadas. no entanto o atraso da alfândega atrapalhou o cronograma planejado. Foi desenvolvida uma placa controladora.org 26 Divinópolis 2014 . bateria. utilizando a biblioteca Qt 3 para fornecer uma interface gráfica de controle do quadricóptero. O problema das hélices foi identificado após a confecção da placa controladora. não possibilitando o uso de substitutos. O software só é capaz de identificar o Arduino na porta USB. Coloca-la junto com as outras peças pode aumentar o custo do projeto em até 100%. essas hélices são difíceis de encontrar. onde o dialogo é restrito por normas e termos de uso. Recomenda-se também a compra das peças separadas e um cuidado no envio: a bateria deve ser empacotada e enviada sozinha. ESCs. e seu desenvolvimento envolve muitas áreas do conhecimento. É um ótimo objeto de estudo para qualquer engenheiro. A placa de interface não foi desenvolvida. Um anunciante (plataforma Mercado Livre) da cidade de Cláudio mentiu ao dizer que havia as hélices procuradas. como dito anteriormente. 3 http://qt-project. principalmente o mecatrônico. peças. mas. pois é sempre taxada. motores e hélices que foram montados. Foi feito o boardbreak de dois ATMega328P-PU que são capaz de rodar software desenvolvido para Arduino sem necessitar da placa deste. bem como no circuito que serviria de interface entre o quadricóptero e o computador. É no entanto uma área nova e há muita dificuldade em encontrar. e o mesmo demora a responder. e uma ótima oportunidade de trabalhar com todas as áreas que compõem esta. .com. J. SILVA FILHO.htm>. O. J. DO NASCIMENTO.br/suporte/lipo-infoseg. 37. Disponivel em: <http://www. 1. L. Divinópolis 2014 27 . SICILIANO. p. G. Modelling and Control of Robot Manipulators.5 REFERÊNCIAS GARANTIA e Informações de Segurança. 2013. (696). London: Springer. Acesso em: 11 out. v. G. PARANÁ. SCIAVICCO. 2011. 2013. QUADRICOPTERO. B. RUDIGER.. Second. WOODMAN. T. 2005. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ. L. ed. M. P. Asas Elétricas. 2007. An introduction to inertial navigation.asaseletricas. Cambridge . University Of Cambridge..