نريد أن نجعل أمر صناعة المروحيات والطائرات أكثر سهولة. ولهذا تقرر إنشاء مقال يبين كيفية صناعة لوحة إليكترونية تشترك فيها معظم المركبات الطيارة. سندرج لك عدة نماذج لهذه اللوحة لتختار ما يعجبك منها واصنعه.

ولا يغرنك طول المقال وتظن كل الظن أن الأمر صعب عليك. يكفيك أن تضطلع على نموذج واحد فقط لتصنعه. أيضا، قد تظن أن الأمر صعب عندما نتطرق لبرمجة الميكروكنترولور المتحكم في هذه البطاقة. لكن أقول لك بأنك لا تحتاج لكتابة برنامج بنفسك، بل فقط يجب أن تحول برنامجا مكتوبا إلى البطاقة باستعمال الحاسوب. وإذا استعصى عليك الأمر في أي نقطة من هذا المقال، فلا تتردد أبدا في ترك سؤالك في آخر المقال حتى يتم شفاء غليلك.

من خلال الصورة التالية يبدوا أنك ستفهم دور هذه البطاقة...

البطاقة التي سنتطرق إلى صنع مختلف إصداراتها تسمى البطاقة kapteinkuk.

يمكنك أيضا أن تتاجر بما تصنع يداك. ويمكنك أن تصنع بطاقة مكافئة أو خيرا من الأمثلة التالية. إليك أسعارها حتى تعي عما نتكلم عنه:

100  دولار، أي ما يعادل:

890 درهما مغربيا.

604 جنيها مصريا.

375 ريالا سعوديا.

http://www.kkmulticopter.com

KK MultiCopter Control Board - Blackboard V5.5

£29.97 (جنيه استرليني)

413 درهما مغربيا.

280 جنيها مصريا.

174 ريالا سعوديا.

225 دولارا، أي ما يعادل:

2002 درهما مغربيا.

1360 جنيها مصريا.

844 ريالا سعوديا.

http://shop.hoverflytech.com/

يمكنك أن تجد مبالغ لعدة أنواع من خلال الرابط التالي أيضا:

http://www.pyramidmodels.com/shop/section.php/126/1/multicopter_controller_boards

سنحتاج لثلاث جيروسكوبات من أجل إنجاز المكعب الذي تراه في الصورة. ولبعض المركبات الإليكترونية البسيطة لصناعة البطاقة.

ويمكن جعل الجيروسكوبات مع البطاقة في آن واحد كما هو مبين في الصورة التالية:

اختر الطريقة التي تحلوا لك. المهم اصنعها!

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الكمية

الرمز

النوع

ميكروكنترولور

Microcontroller

Microcontrôleur

1

IC1

Atmega48/88/168/328 (28-pin)

معدل كهربائي

voltage regulator

Régulateur de voltage

1

IC3

LM317LZ (TO92 or TO220)

مقبس الميكروكنترولور

Socket

1

DIL/DIP 28 -300 “Narrow style” socket for Atmega (7.54 mm row pitch)

مقاومة

Resistor

Resistance

3

R1, R2, R3

100 Ohm

1

R4

4.7 Ohm

1

R7

680 Ohm

1

R9

220 Ohm

1

R10

39 Ohm

1

R11

10KOhm - 1206 SMD

مقاومة متغيرة

Potentiometer

Potentiomètre

3

R5, R6, R8

10 KOhm trim potmeter (up to 10 mm square with 2.54*5.08 pinout footprint)

مكثف

Capacitor

Condensateur

5

C1, C2, C3, C4, C9

2.2 or 47 uF tantalum

3

C5, C6, C8

0.68 uF tantalum

1

C7

100  uF or 47 uF electrolyte or Tantalum

صمام ضوئي

LED

1

LED1

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الكمية

الرمز

النوع

الجيروسكوب

Gyroscope

3

IC1

Murata Gyrostar ENC-03R

مقاومة

Resistor

Resistance

3

R1

100 Ohm -  1206 SMD

3

R2

6.8 KOhm – 1206 SMD

مكثف

Capacitor

Condensateur

3

C1

4.7 uF Tantalum – SMD, C-case

3

C2

47 uF Tantalum –  SMD, D-case

قم بتحميل تصميم الشريحة الخاصة بهذه البطاقة أعلاه حيث ستجد ملفا اسمه Singleside4.1.zip.

قم بطباعته على الورق بسلم 100% واتبع أي طريقة تعجبك لتنجزها كما هو مذكور في "من الجميل أن تضلطع على..." انظر فوق.

الصورة الجانبية هي لجهة واحدة من المكعب. أما التالية فهي للبطاقة.

يبين الشكل جانبه تموضع المركبات الإليكتؤونسة على وجه واحد لمكعب الجيروسكوبات. قم بإنجاز ثلاثة منهم بطبيعة الحال.

أما الشكلين في الصورتين التاليين فهما يبينان تموضع المركبات على البطاقة. استعن بهما لتصنعها بالشكل الصحيح.

بعد انتهائك من التركيب يجب أن تحصل على مكعب الجيروسكوبات كالتالي:

أما البطاقة فمن المفترض منك أن تصل إلى نتيجة مشابهة لهذه:

قم الآن بإيصال أسلاك المكعب بأماكنها في البطاقة.

ما بقي لنا الآن إلا برمجة البطاقة ببرنامج لتسيير مهام الطيران. يمكنك استعمال بطاقة مبرمجة بسيطة تصنعها يدويا.

http://electronics-diy.com/avr_programmer.php

يمكنك استعمال البرنامج Ponyprog2000 2.07 beta لبرمجة هذه البطاقة.

بالنسبة لما يسمى بـ Fuses فيمكنك حسابها عن طريق الرابط التالي:

http://www.engbedded.com/fusecalc

قم بضبط المعايير التالية كالتالي:

SELFPRGEN: unchecked
RSTDISBL: unchecked
DWEN: unchecked
SPIEN: checked
WDTON: unchecked
EESAVE: unchecked
BODLEVEL: 1.8V
CKDIV8 : unchecked
CKOUT: unchecked
SUT_CKSEL: Int RC osc. 8MHz (default value)

unchecked تعني غير مختار(ة).

من المفترض أن تظهر لك الواجهة كهذه مثلا:

• اضغط على “apply feature setting” ثم انزل أسفلا لترى القيم.
• افتح Ponyprog2000، ثم قم بتنفيذ calibration عندما تكن في حالة prompted.
• قم بالضغط على القائمة Device لتختار نوع الميكروكنترولور الذي استعملته.
• ضغط على setup/interface setup. اختر serial و SI Prog I/O ثم اختر المنفذ COM الذي استعملته. استعمل Probe لتأكيد المنفذ.
• اضغط على Command/Read all لتأكيد الإتصال بالميكروكنترولور المستعمل.
• اضغط على command/security و configuration bits.
• قم بتنفيذ القيم التي حصلت عليها لـ fuses باستعمال الأداة Encbedded. قم بعدم اختيار جميع bootlock و lock bits. نفذ الآن كتابة fuses.
• افتح الملف hex لتحويله إلى الميكروكنترولور. قم بالضغط على “Write Program” المتواجدة في القائمة Command من أجل تحويل الشيفرة إلى الميكروكنترولور.

انصح أولا بتجربة البرنامج Clocktestللتحقق من أن معايير التوقيت (clock settings) تمت بشكل جيد.

هذا البرنامج إنما هو شيفرة بسيطة لامتحان عملية التوقيت (clock).

كلما يفعله هو إشعال وإطفاء الصمام الضوئي في كل دقيقة.

قم بحساب هذا الوقت باستعمال ساعة يدوية، يجب أن يكون 60 ثانية بفارق 3 ثواني كأقصى حد.

إذا لم يحصل هذا، فربما الذي تم حسابه من أجل fuses  خاطئ.

إذا لم يصدر أي ضوء فإما أن البرنامج لا يعمل أو أن شيئا آخر خاطئا.

إذا كان كل شيء على ما يرام، فيمكنك تحويل شيفرة المروحية التي تريد التعامل معها حينئذ.

تضم هذه البطاقة 3 جيروسكوبات كما ترى في أعلاها. ولن تحتاج لصنع مكعب الجيروسكوبات هنا كما في النموذج السابق. إنما تضمهم إلى البطاقة كما ترى في هذه الصورة. هذا الإصدار مطور عن النموذج السابق.

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الكمية

الرمز

النوع

ميكروكنترولور

Microcontroller

Microcontrôleur

1

IC1

Atmega48/88/168/328 (TQFP)

معدل كهربائي

voltage regulator

Régulateur de voltage

1

IC3

LM317LZ (TO-92)

الجيروسكوب

Gyroscope

1

3 HobbyCity HK401B gyros

مقاومة

Resistor

Résistance

4

R1, R2, R3,  R12

100 Ohm (0805)

1

R4

4.7 Ohm (0805)

1

R7

680 Ohm (0805)

1

R9

220 Ohm (0805)

1

R10

68 Ohm (0805) (39 ~ 68 Ohm)

1

R11

4.7 KOhm (0805)

مقاومة متغيرة

Potentiometer

Potentiomètre

3

R5, R6, R8

10 - 25K Ohm trim potmeter (3314j)

مكثف

Capacitor

Condensateur

7

C1, C2, C3, C4, C7,  C9, C11

22 - 47uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

3

C5, C6, C8

0.68uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

1

C10

2.2uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

صمام ضوئي

LED

1

LED1

(0805)

بعد أن تتمكن من طباعة التصميم على سبيكة نحاسية، يمكنك القيام بإضافة قطرات من المعدن المستخدم في عملية التلحيم على أماكن المركبات الإليكترونية باستخدام الكاوية إذا أردت بطبيعة الحال. وهو ما تراه في المثال التالي.

قم بوضع المركب الإليكتروني في مكانه. ثم قم بمس أطرافه برأس الكاوية ليذوب معدن التلحيم ويبرد بعدها. وبذلك يغيض طرف المركب الإليكتروني في موضعه بسهولة.

وإذا لم تحبب هذه الطريقة فيمكنك إذن أن تثبتها حسب ما يحلو أيضا.

بعدها أن تنفك من تلحيم المركبات الصغيرة يمكنك الإنتقال حينئذ إلى تثبيت الجيروسكوبات الثلاث في مواضعها. وهو أمر في غاية السهولة...

لكل جيروسكوب ثلاث أطراف (أو قل أقطاب) بها يثبت على البطاقة الإليكترونية. سيبقى رأسه مرفوعا قليلا، وينصح بأن يثبت بمادة عازلة حتى لا يتلف عند حدوث أي اصطدام للبطاقة. يمكنك استعمال شمع ذائب أو لصاق ساخن بينه وبين البطاقة. اترك هذه المادة حتى تبرد ليتثب الجيروسكوب كليا في النهاية.

أجحظ عينيك في الصورة التالية لترى المادة العازلة بين أحد الجيروسكوبات والبطاقة.

بعدها ضف أسلاكا كهربائية مختلفة الألوان في مواضعها لتنتهي بذلك من التركيب نهائيا.

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الكمية

الرمز

النوع

ميكروكنترولور

Microcontroller

Microcontrôleur

1

IC1

Atmega48/88/168/328 (TQFP)

معدل كهربائي

voltage regulator

Régulateur de voltage

1

IC3

LM317LZ (TO-92 or TO-220)

الجيروسكوب

Gyroscope

3

مقاومة

Resistor

Resistance

4

R1, R2, R3, R12

100 Ohm (0805)

1

R4

4.7 Ohm (0805)

1

R7

680 Ohm (0805)

1

R9

220 Ohm (0805)

1

R10

68 Ohm (0805)

1

R11

4.7 KOhm (0805)

مقاومة متغيرة

Potentiometer

Potentiomètre

3

R5, R6, R8

10 - 25K Ohm trim potmeter (3314j)

مكثف

Capacitor

Condensateur

7

C1, C2, C3, C4, C7, C9, C11

22 - 47uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

3

C5, C6, C8

0.68uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

1

C10

2.2uF (EIA 3528-21 / Kemet B)

صمام ضوئي

LED

1

LED1

(805)

ذكرنا أعلاه أنه يمكنك تحميل جميع الإصدارات. وبالتالي ستجد في الملفات الخاصة بالإصدار 5 ملفا يسمى KKRCExplorer.zip. قم بطباعته على الورق بسلم 100% واتبع أي طريقة تعجبك لتنجزها كما هو مذكور في "من الجميل أن تضلطع على...” انظر فوق.

الوجه العلوي

الوجه السفلي

يبين الشكلين التاليين تموضع المركبات على هذه البطاقة. استعن بهما لتصنعها بالشكل الصحيح.

تظهر الصورة جانبه تموضع المركبات الإليكترونية على الوجه العلوي للبطاقة.

وهذه تظهر تموضع المركبات الإليكترونية على الوجه السفلي للبطاقة.

الشريحة الإليكترونية بعد عملية طباعة التصميم عليها.

تم أيضا ثقب مواضع الثقوب حتى تثبت فيها مرابط المركبات الإليكترونية المختلفة.

ابدأ أولا بتلحيم المركبات الصغيرة باستعمال الكاوية بطبيعة الحال.

انظر إلى موضع الميكروكنترولور، ستجد فيه نقطة في أحد زواياه. ستساعدك هذه النقطة على تثبيت الميكروكنترولور بالشكل الصحيح.

يجب أن يركب الميكروكنترولور بحيث يكون المربط 1 (pin1) في هذه البقعة بالذات.

على أي، قم مباشرة بوضع الميكروكنترولور في مكانه.

هذه الصورة تظهر تركيب الميكروكنترولور ومعظم المقاومات والمكثفات على الوجه العلوي للبطاقة.

وهذا هو الوجه الخلفي للبطاقة.

أتم تلحيم المركبات المتبقية على هذا الوجه.

نلاحظ في الأعلى تموضع ثلاث جيروسكوبات وفي الأسفل أسلاكا كهربائية مختلفة الألوان قد وضعت في مكانها.

من أجل ضمان حماية أكبر للجيروسكوبات تمت تخطيتهم بلصاق بلاستيكي.

وهذا هو الشكل النهائي للبطاقة.

يمكنك أيضا أن تثبت الجيروسكوبات والأسلاك الكهربائية على الوجه العلوي إذا أحببت. لا مشكلة في أن تثبتها فوق أو تحت!

بعدما انهينا صناعة البطاقة سيبقى لنا الآن برمجة الميكروكنترولور الذي بداخلها.

سنحتاج إلى بطاقة مبرمجة للميكروكنترولورات AVR.

إذ لم تكن تملك واحدة، يمكنك محاولة الحصول على هذه:

http://www.flytron.com/47-usb-asp-avr-programmer.html

كما ستجد في الموقع اصنعها العديد من الأمثلة لصناعة البطاقات المبرمجة أو البرمجية بنفسك. إذا فعلت ذلك فستكن لك تجربة مهمة لتزيد من مهاراتك.

في حالتنا هذه تم استعمال البرنامج AVR Studio، ويمكنك بطبيععة الحال استعمال أي برنامج متناسب مع الميكروكنترولورات AVR.

أولا وقبل كل شيء، ستظهر لك نافذة في الاختيارات التالية قم بضبط كل المعايير على الشكل التالي:

SELFPRGEN: unchecked
RSTDISBL: unchecked
DWEN: unchecked
SPIEN: checked
WDTON: unchecked
EESAVE: unchecked
BODLEVEL: 1.8V
CKDIV8 : unchecked
CKOUT: unchecked
SUT_CKSEL: Int RC osc. 8MHz

ملاحظة: تعني كلمة unchecked  غير مختار بالعربية.

قم أولا بتحويل البرنامج التالي إلى CPU لتتأكد من كل شيء على ما يرام:

clockTest.zip

هذا البرنامج إنما هو شيفرة بسيطة لامتحان عملية التوقيت (clock).

كلما يفعله هو إشعال وإطفاء الصمام الضوئي في كل دقيقة.

قم بحساب هذا الوقت باستعمال ساعة يدوية، يجب أن يكون 60 ثانية بفارق 3 ثواني كأقصى حد.

تجدها بشكل أكبر في ما أشرنا إلى تحميله (أنظر أعلاه).

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الكمية

الرمز

النوع

ميكروكنترولور

Microcontroller

Microcontrôleur

1

IC1

Atmega48/88/168/328 (DIL28)

معدل كهربائي

voltage regulator

Régulateur de voltage

1

IC3

LM317LZ (TO-92)

الجيروسكوب

Gyroscope

3

HobbyCity HK401B gyros

مقاومة

Resistor

Resistance

3

R1, R2, R3

100 Ohm (1/4 Watt)

1

R4

4.7 Ohm (1/4 Watt)

1

R7

680 Ohm (1/4 Watt)

1

R9

220 Ohm (1/4 Watt)

1

R10

68 Ohm (1/4 Watt)

1

R11

4.7 kOhm (1/4 Watt)

1

R12

4.7 Ohm (1/4 Watt)

مقاومة متغيرة

Potentiometer

Potentiomètre

3

R5, R6, R8

10 kOhm Potmeter (Bourns 3362P)

مكثف

Capacitor

Condensateur

7

C1, C2, C3, C4, C9, C10, C11

100nF ceramic capasitor.

كل المكثفات لها 2.45 ملم بين المربطين.

1

C7

10uF (electrolyte or tantalum)

3

C5, C6, C8

0.68uF Tantalum.

صمام ضوئي

LED

1

LED1

أيا واحد طوله 5 ملم

اتبع نفس المنهج بالنسبة للإصدار 4. يجب أن تكون التنيجة مثيلة لما في الصورة جانبه.

للإشارة فقط، فإن ثمن هذه البطاقة حوالي 60 دولارا، أي ما يعادل:

534 درهما مغريبا.

363 جنيها مصريا.

225 ريالا سعوديا.

أشرنا أعلاه لبرمجة الإصدارين 4 و 5. لكن التالي يمكن أن يطبق على جميع الإصدارات بشكل عام.

ضبط معايير Fuses أو "Fuse settings"

يجب أن يشتغل الميكروكنترولور بتردد 8MHz، لذا قم بضبط المعايير على الشكل التالي:

SELFPRGEN: unchecked
RSTDISBL: unchecked
DWEN: unchecked
SPIEN: checked
WDTON: unchecked
EESAVE: unchecked
BODLEVEL: 1.8V
CKDIV8 : unchecked
CKOUT: unchecked
SUT_CKSEL: Int RC osc. 8MHz.

يمكنك امتحان عمل البطاقة أولا بتنفيذ الملف التالي:

ClockTest.zip

انصح أولا بتجربة البرنامج Clocktest للتحقق من أن معايير التوقيت (clock settings) تمت بشكل جيد.

هذا البرنامج إنما هو شيفرة بسيطة لامتحان عملية التوقيت (clock). كلما يفعله هو إشعال وإطفاء الصمام الضوئي في كل دقيقة.

قم بحساب هذا الوقت باستعمال ساعة يدوية، يجب أن يكون 60 ثانية بفارق 3 ثواني كأقصى حد.

إذا لم يحصل هذا، فربما الذي تم حسابه من أجل fuses  خاطئ.

إذا لم يصدر أي ضوء فإما أن البرنامج لا يعمل أو أن شيئا آخر خاطئا.

إذا كان كل شيء على ما يرام، فيمكنك تحويل شيفرة المروحية التي تريد التعامل معها حينئذ.