王薪迪 & 蔡培煜(飛行蹺蹺板)

飛行蹺蹺板

組員：王薪迪、蔡培煜

發 想 功 能 架 構 ( 器 材 ) 檢 測 方 式 遇 到 的 困 難 期 望 影 片

OUTLINE

專題發想基礎──直昇機

直升機的起飛 、飛行、降落等各動作主要是依靠各旋翼來完成的。

主旋翼槳葉轉動時會產生與空氣相對的上升氣流，自然形成上升力。

在利用旋翼的旋轉速度與各槳葉的角度變換，致使飛機完成起飛、升高、降落等多種不同的飛行動作。

直昇機原理

功能

實現一具有高度控制能力的半飛行器

上升

下降 懸

停

機體概念架構 θ: 傾角

θ

-θ

槓桿：限制飛行器於某一平面，易於控制。

傾角：一平面上飛行器的位置。

重要概念

架構 →硬體 ( 器

材 )

主機體架構圖 (LEGO) 馬達 *2

旋轉軸 A

旋轉軸 B

旋轉軸 C

旋轉軸 B( 近拍 )

馬達驅動電路

INPUT(PWM)

馬達

ANDROID SMART PHONE

8051 模組 (MPC82G516)

藍芽模組

加速規

小四軸飛機專用馬達 *2

架構→溝通方式

設定角度

實際角度藍芽模組

Android 系統

8051

PWM 訊號

加速規訊號

架構 →軟體

程式開發軟體

ANDROID APP

設定 timer 、加速規、 PWM初始值

量測起始角度

藍芽讀取

DELAY

量測角度

改變輸出 PWM

8051 程式流程

遇到的問題

TASK ：由 8051 傳輸的電壓訊號能量不足，無法驅動馬達旋轉

8051 訊號能量不足 ( 馬達 )

INPUT(PWM)

馬達

SOL.: 兩個馬達各增設一組馬達驅動電路，以增加其電流，進而提升能量且驅動馬達。

TASK ：線材具韌性，當負載端作上下擺時，產生一定的張力或彈力，系統產生程式處理範圍以外的擾動參數，使機體震盪。

SOL.: 將原有的較粗硬的 PIN 線，換為細線，並將其懸掛於機體之上，減少張力與彈力發生的機會。

線材對翹翹板之影響

改變前後

加速規回傳錯誤的值 TASK ：由於加速規品質較差，約 4 次即有 1 次

回傳錯誤的角度數據，導致系統針對錯誤的數據輸出 PWM ，進而使機體震盪。

SOL.: 系統對於變化過大的回傳角度數據，忽略不計。

除錯流程圖SENSOR回

傳

與上次存入值作比較

大於 3度 ?

存入記憶體 存入記憶體

YES NO

由角度差距轉為PWM差距

8051PWM 參數的變動範圍為 0~255( 數字越小duty cycle 越大 )

80 才會起飛、開始有角度變化 所以實際可操作範圍約為 0~80

經過測試，以單次改變量“ 1” 為最穩定的修正方式。

決定 PWM 的改變量 ?

仍舊產生震盪……

從程式參數著手

加大 8051 程式的 Delay Time ，雖然使單位時間中變化量變少，但卻能確保系統不會因為單位時間中改變量過大而導致震盪。

犧牲響應速度⇒先求”穩”

目標角度與當前角度的差距 在 1 度以內，視為達到目標，系統不再做任何的變

更。

增設阻尼

期望

改善加速規

手機 APP傳輸

線材對機體的影響

影片