作為飛行員，在空中和地面上，在飛行和飛行前的許多方面保持“安全第一”是很重要的，其中之一就是避免碰撞。過去幾年，即使是小型航空、自由飛行的飛機，如滑翔機、滑翔傘、懸掛式滑翔機等，在未來的無人機中，也開始采用儀器來觀察和讓別人看到。天空將是擁擠的。

一種便宜但有效的儀器是LilyGo公司的T-Echo或T-Beam型號。這些LilyGo可以用來安裝各種軟件，我最喜歡的是M.Braner的SoftRF版本。SoftRF最初是由Linar Yusupov制作的，但其他一些人決定修改/改進他的項目。

工作原理：

當你在空中時，LilyGo發(fā)送和接收其他飛行飛機的無線電數(shù)字數(shù)據(jù)，其中包含有關(guān)高度，速度，方向等信息;非常重要的是，你和周圍的其他飛機使用相同的通信協(xié)議，否則沒有正確或沒有警告交換!

如果LilyGo接收到正確的數(shù)據(jù)，并且檢測到可能發(fā)生碰撞，它通過藍牙傳輸，并通過該電路接收到相對的nmea式警告：8個方向藍色LED中的1個將向您顯示被檢測飛機的相對位置(上方的LED顯示為12:00，表示它在正前方，右側(cè)的LED顯示為03:00，表示它在您的右側(cè)90°左右，下方的LED顯示為06:00，表示它在您的后方，等等)。另外，5個高度LED中的1個將向您顯示飛機的相對高度：中間紅色LED表示飛機距離您的高度在-50 +50米之間，白色LED表示飛機距離您的高度在+-51 +-150米之間，綠色LED表示飛機在您上方或下方超過+- 151米。這個獨立版本包括一個顯示器，以米為單位顯示相對距離和警告對象的飛機類型。

本項目使用LilyGo + SoftRF (Moshe Braner版本，使用MB158測試)實現(xiàn)藍牙- le連接;草圖通過LED指示燈電路連接LilyGo，通過藍牙- le接收nmea類碰撞警告句子，評估警告級別并使用蜂鳴器發(fā)出“嗶嗶”聲(3級);此外，8個led中的1個顯示相對方向，5個led中的1個顯示潛在碰撞飛機的相對高度;還有一個狀態(tài)LED顯示類似nmea的活動，還有一個Oled雙色顯示屏顯示更多信息。

組件列表:

?Arduino Nano ESP32， MCU帶藍牙BLE， 3.3V

?OLED 128x64雙色顯示屏I2C + 4引腳頭公母

?IC 74HC4067版本SOIC-24, 16通道多路復(fù)用SMD

?主動蜂鳴器3.3V

?2 x 220歐姆貼片電阻(尺寸1206)

?1個100nF貼片電容器(尺寸1206)

?1個10uF貼片電容器(尺寸1206)

?8 × 3mm LED藍光亮度(> 5000mcd)

?1 × 3mm LED紅光亮度(> 5000mcd)

?3 × 3mm LED綠光亮度(> 5000mcd)

?2 × 3mm LED白光亮度(> 5000mcd)

?2個JST-XH 2.5mm連接器(90°公，直母)

?1 x 200mA自復(fù)位保險絲貼片

?1個迷你開關(guān)

?3.7V 1350mA/h鋰離子電池(CT-3650)

?45x48mm雙面PCB

?約40個銅0.8mm鉚釘(作為過孔，焊接，連接PCB層)

?若干M2塑料墊片(6 × 5mm mm /f, 6 × 10mm f/f)， 10 × 6mm M2螺釘，6 × 10mm M2螺釘，4 × 1mm環(huán)形墊片，10 × M2螺母

?3塑料盒部件(3D打印，見附件)

?簡單尼龍繩，可粘合尼龍搭扣，雙膠粘帶

?15cm黑線，15cm紅線，熱縮管，卡普頓隔離膠帶

?1 × 3mm紅色LED

?1個迷你USB PCB連接器

?2 x 10k歐姆1%貼片電阻(尺寸1206)

?1個4.7uF貼片電容(尺寸1206)

?1 x 4.7uF貼片電解電容器(尺寸1206)

?1 x 2.2k歐姆貼片電阻(尺寸1206)

?1 x 470歐姆貼片電阻(尺寸1206)

?MCP73831 SMD充電器IC

電路:

該電路以Arduino Nano ESP32單片機為核心，提供了通過藍牙- le方式連接LilyGO，驅(qū)動主動蜂鳴器和類似nmea的綠色LED，指示16通道74HC4067多路復(fù)用器驅(qū)動LED，驅(qū)動顯示。我在市場上發(fā)現(xiàn)74HC4067 IC有兩種格式，一種是非常小的SSOIP24，一種是較小的SOIC-24;讓我們?yōu)檫@個電路買一個小的和手工焊接。我有一個不愉快的經(jīng)歷，壞保險絲的電阻為1歐姆，而不是接近0(零)歐姆：有了這個電阻，電路在4.0V中損失約0.1V。

關(guān)于led，讓我們選擇3mm高效率的發(fā)光效果非常好(bbb50 5000mcd)，功耗低，最大在2-6mA左右;我建議用藍色表示方向，紅/白/綠表示高度，綠色表示nmea式接收。充電器的紅色LED可以是正常的3mm LED。8環(huán)led是通過孔安裝，對于其他人，你必須彎曲和切割在適當?shù)拈L度引腳。

盡管Nano ESP32手冊建議以最小6.0V為VIN引腳供電，但我在3.4V下進行了測試，取得了良好的結(jié)果，獲得了所需的3.3V，使用內(nèi)部穩(wěn)壓器為其余電路供電;BLE通信和一個LED閃爍時的功耗在110mA左右，建議安裝1350mA/h左右的3.7V Li-Ion電池;

電池通過MCP73831 IC通過mini-USB接口和周圍的一些組件進行充電。草圖提供了檢查電池電量，當?shù)陀?.4v時，它會產(chǎn)生一些聲音提醒您盡快充電。如果你決定改變電池功率不同于1350mA/h，我建議根據(jù)充電率改變電阻R6。公式為：R6=1000000/mA，因此在本電路中，使用2.2K歐姆電阻，充電速率為455mA(1000000/455=2200歐姆)。較小的電池應(yīng)以較小的速率充電。我會計算充電電流大約是電池功率的1/3：即如果你安裝一個800mA/h的電池，你應(yīng)該計算800/3=267，所以1000000/267=3745歐姆(3900歐姆作為R6替代品是可以的)。

如果顯示器是雙色的就好了：他們出售128x64的顯示器，上面16行是黃色，剩下48行是青色;在這個項目中，顯示器顛倒工作，以青色表示距離，黃色表示飛機類型。當然單色顯示也很好，可能是白色，這樣在白天更亮，可讀性更強。

印刷電路板(PCB)：

您可以選擇制作45x48mm雙面PCB并焊接40個銅鉚釘作為過孔，就像我通常至少為第一個原型版本所做的那樣。即使大多數(shù)組件是SMD，也有很多孔要做。我的技術(shù)是通過“藍片和熨燙”的方式生產(chǎn)PCB，以及“蝕刻PCB與Press'n'Peel”。

藍色床單和熨燙?!(谷歌用我的評論回答…)

在PCB(印刷電路板)生產(chǎn)中，“藍片”和熨燙是指使用碳粉轉(zhuǎn)移技術(shù)創(chuàng)建原型或小型PCB的特定方法?！八{色紙張”是一種光滑的紙張，上面有一層可接受墨粉的涂層，通常用于激光打印機和復(fù)印機?！办贍C”部分是指使用家用熨斗將電路設(shè)計的碳粉圖像從藍片轉(zhuǎn)移到覆銅板上。

下面是這個過程的細分：

1. 設(shè)計和打?。菏褂肅AD軟件(即easyeda.com)創(chuàng)建電路設(shè)計，并使用激光打印機打印到藍色紙張上。墨粉附著在藍紙上的特殊涂層上。

2. 準備工作：對覆銅板(通常為FR-4，單或雙銅層/s)進行清洗，以確保碳粉的良好附著力。

3. 轉(zhuǎn)印：將印刷好的藍片面朝下放到PCB的銅表面上。熨斗用于加熱紙張，熔化碳粉并將其轉(zhuǎn)移到銅表面(只需將一張A4紙放在PCB/藍色板材和熱熨斗之間，讓它在上面停留5分鐘)。

4. 冷卻和去除：讓PCB冷卻(在熱熨燙5分鐘后，迅速將其置于水中)。然后小心地剝?nèi)セ蚪窦?，留下代表銅片上線路的碳粉圖像(一些缺陷必須用適當?shù)挠谰脴擞泚砑m正)。

5. 蝕刻：將PCB放置在蝕刻溶液(如氯化鐵)中，蝕刻掉未受保護的銅，留下由碳粉定義的所需電路圖案。

6. 涂飾：除去剩余的碳粉，然后用阻焊、鉆孔和其他涂飾步驟對電路板進行進一步處理。

這種調(diào)色劑轉(zhuǎn)移方法是一種相對便宜和容易獲得的方法，可以在家中或小批量生產(chǎn)pcb，特別是用于原型制作。

(為了連接PCB的兩個面，我建議在上下面之間做3或5個孔作為連接點)

藍牙- le怎么簡單又怎么困難?

正如我已經(jīng)說過的，經(jīng)典藍牙更容易管理，但這里我們必須使用藍牙- le，它與經(jīng)典藍牙完全不同，不兼容，所以忘記HC-05， HM-10或類似的模塊。

我認為我的代碼是簡單和線性足夠的可讀和可理解的部分關(guān)于藍牙。這里是一個簡短的描述?？纯磀eviceConnect()函數(shù)：首先是用BLE.scanForName(deviceName)找到并連接LilyGo (T-Echo或T-Beam)，然后用peripheral.connect()連接它;接下來是執(zhí)行peripheral.discoverAttributes()，它似乎什么也不做，但對接下來的步驟是必需的?，F(xiàn)在我們必須使用peripheral.hasService(serUUID)驗證服務(wù)的存在性，并使用datasservice . hascharacteristic (charUUID)驗證其特性，然后使用datachcharacteristic .subscribe()訂閱它?；氐街餮h(huán)()，每次接收到數(shù)據(jù)時，我們都會在datachcharacteristic . valueupdated()中得到通知，因此我們必須使用datachcharacteristic . readvalue()進行讀取。

軟件代碼：

當然，最困難的任務(wù)是藍牙- le連接，我真的更喜歡老式的經(jīng)典藍牙，簡單，容易，只需幾分鐘的編程就可以工作。不管怎樣，代碼已經(jīng)寫好并且運行良好。唯一包含的BLE管理庫是ArduinoBLE.h。

在開始時，草圖嘗試10次連接LilyGo，如果它已經(jīng)打開，只需要幾秒鐘，所以在第二次嘗試連接完成。然后，草圖等待帶有標識頭“$PFLAU”和“$PFLAA”的類似nmea的句子。LilyGO甚至提供了這個電路不需要的其他句子。所有被接受的句子都是具有正確校驗和的句子。編制內(nèi)部表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將飛機數(shù)據(jù)、ID和類型組合在一起;從“$PFLAU”和“$PFLAA”句子中我們得到以下數(shù)據(jù)(其他數(shù)據(jù)字段未使用)：

?int nmi_gps // GPS 0=無GPS定位，1=地面3D定位，2=空中GPS定位

?int nmi_alarm //告警級別0=none, 1=15-20" to impact, 2=10-15" to impact, 3=0-10" to impact

?int nmi_relBearing //相對沖擊方位，0=前方，180/-180=后方，-45=左側(cè)，45=右側(cè)，等等。

?int nmi_alarmType //報警類型0=none, 2=aircraft, 3=obstacle/zone, 4=traffic advisory， 10-FF other忽略

?int nmi_relVertical //以米為單位的相對垂直距離，正數(shù)=OVER，負數(shù)=BELOW

?long nml_relHorizontal //相對水平距離，單位為米

?字符串nms_ID_LAU //來自PFLAU句子的飛機ID

?字符串nms_ID_LAA //來自PFLAA句子的飛機ID

?int nmi_AcftType //飛機類型

?字符串nms_aircraftType //飛機類型描述(由函數(shù)生成)

我們可以設(shè)置3個警報級別：1=較低=較容易，2=中等，3=較高=較困難。草圖在第一級報警時播放1個電平和沒有太多快速開關(guān)led，在第二級播放2個電平和中等快速開關(guān)led，在第3級報警時播放3個電平和快速開關(guān)led。

LED狀態(tài)(無活動報警)：

?全部關(guān)閉=電路關(guān)閉

?nmea-like on = LilyGO連接

?nmea-like 1“閃爍= nmea接收ok

?紅色5"閃爍=搜索LilyGO但未找到(嘗試10次)

?紅色0.5“閃爍= LilyGO在10次嘗試后未找到(再次嘗試搜索請重新啟動，關(guān)閉/打開電源)。

在LilyGO設(shè)置中，您必須激活藍牙NMEA-like輸出，然后使用計算機或手機查看他的廣播名稱，應(yīng)該是“SoftRF8605a6-LE”之類的東西，因此將名稱放在代碼中而不是我的，deviceName[] =“…”，保存，驗證并編譯它，通過Arduino在線云的方式傳輸草圖。云對正常使用是免費的，并且每天的編譯次數(shù)是有限的。要激活Arduino SerialMonitor上的調(diào)試代碼輸出，您必須將這行設(shè)置為“const boolean isDebug=true”。為了模擬不同級別的警告，當你在家的時候，你必須取消226 - 290左右的注釋代碼行，它們將覆蓋nmea類句子，模擬警報，這樣你就可以聽到蜂鳴器并看到led工作;您可以更改警報內(nèi)的暫停更改行“prevTest=millis()+10000;”;在開始飛行之前，請記住注釋回模擬代碼的部分!

3D視圖圖片：

后蓋為最后一步：將電池插入后蓋，將開關(guān)插入后蓋，通過線環(huán)，現(xiàn)在可以焊接開關(guān)與PCB點之間的電線。最后把所有放在一起，擰緊最后6 × 2mm螺釘。

現(xiàn)在是時候打開開關(guān)，看到飛行警報開始與LED環(huán)做初始顯示，并嘗試通過藍牙連接LilyGo，你之前已經(jīng)打開;一會兒，你會在顯示器上看到實際的電池電壓。幾秒鐘后，BLE連接完成，你會看到nmea一樣的綠色LED閃爍：它工作了!

本文編譯自hackster.io