四轴飞行器攻略2：器件介绍（下）
由 动力老男孩 发表于 2011/12/04 23:50:00首先说下现在的进度：目前已经测试了用Arduino读取陀螺仪传感器，加速度传感器，电子罗盘的读数；并且可以用Android手机通过蓝牙向Arduino发送指令；焊了一个小小的扩展板，并完成了初步的组装。接下来的主要工作是传感器读数的分析和姿态平衡算法的研究。发个近照：
组装完毕，等待编写程序的四轴飞行器
圈妈学过一点心理学，忧心忡忡的对我说“据说提前说出目标的事情就不容易成功”，所以她不建议我还没做好就发攻略。但是攻略这种东西，想写的时候没写下来，过几天就忘了。我只好用男生追mm的例子做了解释：闷骚型的男生如果被人知道了暗恋对象，有的人变得更紧张，见到mm就躲；有的人则是硬着头皮展开攻势，最终满载而归。所以公布目标没啥问题，关键是看你把它当成动力还是压力。
言归正传，下面继续介绍四轴飞行器的器件们。
陀螺仪传感器
陀螺仪传感器又称角速度传感器，它的作用是测量物体运动的角速度（废话啊）。从测量维度分，陀螺仪传感器有单轴的，双轴的和三轴的；以传输方式分，又有数字型的和模拟型的。
对于四轴飞行器，最好使用三轴传感器。因为水平方向上就已经需要测量x，y两个维度的角速度，z轴方向上的自转如果有电子指南针的话，倒是也可以省略。所以很流行的另一种方案是用两个垂直安装的单轴传感器（ENC-03MB 村田角速度传感器），价格会便宜好多。
至于数字型的还是模拟型的，初学者开始会觉得模拟型的好用，它会引出3条线，分别输出0~5V之间的电压，表示xyz三轴的加速度值。
看上去似乎相当简单，用analogRead一下就好了。
从我的实践经验看来，它的问题在于线太多！陀螺仪需要3根线，加速度又3根线，指南针再3根线….随着器件的增加，Arduino的模拟输入口完全不够用。
而数字型则简单了很多，以I2C总线为例，数据通信只需要2根线，而且很多个设备（最多支持256个设备）都是公用这两条线。反正看你愿意花力气在焊板子上还是写代码上了。对于我这样的IT民工来说，显然觉得敲代码比焊板子舒服很多，所以我最终选择的是L3G4200D三轴数字式陀螺仪传感器。
加速度传感器
加速度传感器又称重力感应器，它可以感知物体受到的重力。例如水平静止放置的重力感应器，xy方向上重力加速度都是0，z轴方向上的读数则是9.8；而倾斜放置的传感器，在xy分量上就可以读出所受的重力。和陀螺仪相比，加速度传感器测量的是绝对的“倾角”，而陀螺仪测量的是“倾角的变化速度”。
这些传感器的最终目标，就是让四轴飞行器保持平稳。有人可能觉得用重力感应器就足够了，因为它可以测量绝对角度。但是请注意的是，这个倾角必须是在物体静止或者匀速的情况下测量的，飞行器在运动过程中是测不准的。就好比闭眼蹦极的人，在失重的时候是不知道上下左右的。所以一般需要两个传感器配合，一个用来测变化量，一个用来修正误差。
加速度传感器同样分为数字型的和模拟型的，我看上的是ADXL345数字型三轴加速度传感器。
电子指南针
电子指南针也叫电子罗盘，也有人叫磁通传感器。它的原理跟指南针类似，通过测量某个截面内的磁通量大小来判断方向。它也可以是三轴的，其中垂直于南北极磁力线的那个截面会有最大的读数。这个指南针不是四轴飞行器必须的，因为平稳飞行靠前面两个传感器就够了。
但是试想一下这样的情况，我们遥控一个直升机的时候，可以看到机头的朝向，所以我们可以让他“前进/后退/左移/右移”。
而四轴飞行器是对称的，当你发出“前进”指令的时候，它并不知道你期望的是哪个方向的“前进”。
网上一种流行的方案是，给四轴飞行器的某条腿涂上鲜艳的颜色，作为“机头”，前进后退的参照系都是以它为准。但是这样就需要对遥控者有一定要求，需要能够迅速分辨方向。
我加上这个电子指南针，是希望它能和手机遥控器上的指南针对应起来，永远以遥控者的面向方向作为“前方”。当然这样会给算法带来更多的工作量，大家祝我好运吧 
我最终选择的芯片是HMC5883L三轴数字型电子指南针。
其他还有一些零七八碎的东西，包括：
超声波测距传感器，用来测量离地高度；
蓝牙适配器，用来和手机通信；
洞洞板，用来组合这些传感器；
各种插针、排母、导线、开关；
机架，这个也可以自己做，现成的比较好看；
最后是某些网友非常关心的价格问题，下面的价格表仅供参考，最终还是请大家自己擦亮眼睛，货比三家。
必须提到的是一个小插曲，很多芯片的价格分为散件价格和模块价格。例如L3G4200D芯片，单买芯片据说30元就可以搞定；如果买现成的小电路板+所有电容电阻等配件，那么需要70元左右；如果这些小配件都帮你焊好的成品，大概需要160元左右。
看到这些价格之后，勤劳勇敢的圈妈大骂奸商，说要帮我焊上，省下这100块钱！结果散件回来以后我们都傻眼了，这是一种叫LGA的封装方式，花椒一样大的小芯片，肚子下面有十几根脚。而且这些脚是在芯片肚子下面，不是伸出来的！
新手焊不了的小芯片
圈妈硬着头皮焊了几下，发现基本所有的脚都连在一起了，最后弄掉了焊盘，彻底报废。所以建议新手们，如果没有专业焊接工具的话，就不要尝试省这100块钱了。
价格表（仅供参考！）
格氏11.1V2200mA25C锂电 128
B6充电器 160
郎宇A2212电机 62×4
天行者20A电调 48×4
四轴机架 88
三轴陀螺仪模块L3G4200D 160
三轴加速度ADXL345模块 50
三轴磁阻HMC5883L模块 70
蓝牙模块JY-MCU 40
超声波测距 16
