Construye un Avión RC Completo con Arduino desde Cero

En este tutorial muestro cómo construí un avión RC basado en Arduino, y cómo controlarlo con el mando Arduino personalizado que construí en video anterior.

Video o tutorial escrito abajo.

Resumen

Avión enteramente de espuma (Styrofoam). Formas cortadas con mi Máquina CNC Corte Espuma Arduino (tutorial previo). Aunque uso CNC, es 100 % DIY porque la CNC también es DIY.

Control 100 % DIY: Arduino + módulo radio NRF24L01.

Joystick derecho → alerones y elevador. Joystick izquierdo → timón y motor.

Potenciómetro derecho → sensibilidad controles / reducir recorrido servos. Potenciómetro izquierdo → sub-trim timón / posición neutra servo.

Y la característica principal: ¡vuela!

Diseño del Avión RC – Modelo 3D

Diseño en Fusion 360. Miré aviones RC comerciales y seguí reglas básicas de diseño aeromodelismo.

Punto partida: envergadura 80 cm. Longitud fuselaje ≈ 75 % envergadura. Perfil alar (airfoil): CLARK Y, popular en RC.

Descargué perfil de airfoiltools.com (.SVG) → importé a Fusion 360. Ajusté tamaño: cuerda alar ≈ 1/5 envergadura.

Estabilizadores horizontal/vertical según mismas reglas. Parámetros básicos diseño:

Fuselaje: dos lados 10 mm + núcleo 50 mm hueco (electrónica).

Modelo 3D descargable (2 versiones: v1 = imágenes; v2 = morro menor, motor más adelantado para mejor flujo).

Generación G-codes para CNC Corta Espuma DIY

Mi CNC área trabajo 45 cm; fuselaje 60 cm → 2 piezas.

Corté fuselaje a 34 cm del morro, nuevo sketch con forma proyectada + punto cerca. En pestaña Manufacturing Fusion 360 genero G-code.

Nuevo setup: sketch como modelo, punto añadido = origen, ejes X/Y ajustados.

Operación 2D Contour. Herramienta nueva: diámetro 3 mm (tamaño corte hilo caliente). Avance corte: 150 mm/min (depende hilo/espuma).

Pestaña Geometry: seleccionar contorno. Heights: todo 1 mm (sin eje Z en mi CNC). Linking: entrada cerca origen.

Simulación → trayectoria bucle cerrado pasada única → Post Process: GRBL, carpeta salida, nombre, Post.

Guardar archivo → ver G-code en WordPad o similar.

Cargar G-code en Universal G-code Sender → enviar a CNC.

Proceso no profesional pero funciona para mi CNC DIY. Detalles CNC en tutorial dedicado (enlace en descripción video).

Descarga G-codes aquí:

Lados: espuma 1 cm. Núcleo: 5 cm.

Ala: espuma 10 cm, cortada ~30 cm ancho (máx. mi máquina). 2 perfiles ala en 1 G-code, corté varios.

Envergadura 80 cm → pegar 3 piezas 27 cm. Corté extremos a mano para perpendicularidad.

Montaje del Avión RC

Piezas cortadas: 3 frontal, 3 trasero, 3 ala. Montaje con pistola pegamento caliente (funde un poco espuma pero funciona).

Otra opción: epoxi 5 min. Antes de pegar otro lado, hice soporte motor. Perfil aluminio 30 mm (ligero). Corté ~18 cm, marqué/taladré agujeros motor (broca 3 mm), doblé 90°. Motor atornillado M3.

Con este conjunto hice agujero en parte frontal espuma. Cuchilla → agrandar a 30 mm (diámetro motor).

Otro lado soporte: 4 agujeros (fijar soporte + tren aterrizaje). Marcados en fuselaje, taladrados 4 mm a mano. Otra pieza aluminio 7 cm mismos agujeros → fija soporte motor.

Tornillos M4 fijan soporte sin dañar espuma. Lo quité y seguí pegando otro lado. Mismo método parte trasera.

Unión frontal-trasero: palitos brocheta entre medias para reforzar.

Sugiero palos mayores (al estrellarse rompe fácil). Buena cantidad pegamento caliente, apreté. Fuselaje listo, queda chulo.

Estabilizadores: cuchilla → 2 piezas 10 mm espuma. Biselé bordes (estética + aerodinámica). Pegado directo a cola pero antes superficies de control.

Corté ~1/3 longitud = superficie control (elevador horizontal, timón vertical). Biselé superficie contacto para bisagra. Cuchilla afilada para corte limpio.

Más aerodinámica: lija → bordes ataque redondeados, salida ligeramente lijados.

Espuma frágil → envolví todo estabilizadores+superficies con cinta embalaje. Refuerza + aerodinámica (cinta más lisa).

Timón: corte inferior 45° para hueco elevador.

Bisagra con cinta: une ambas partes → bisagra fuerte.

Mismo proceso estabilizador horizontal. Cinta también en otro lado para más fuerza. Cinta en laterales → estabilizadores listos.

Pegué horizontal a fuselaje (pegamento caliente). Vertical: 3 palitos brocheta insertados/pegados a través horizontal+fuselaje, pegamento encima, presioné firme.

Estabilizadores listos. Ala.

Ala = 3 piezas (límite CNC). Palitos brocheta refuerzo al pegar. Para alinear: tira madera recta donde deslizar piezas.

Ala frágil (larga y fina) → refuerzo: palo madera. Corté a medida, marqué bolsillo en ala, cuchilla → hueco lento/cuidado. Pegamento + palo sin alterar perfil alar.

Ala más fuerte. Aún rompería al impactar → envuelta toda en cinta embalaje (como estabilizadores). Desde borde salida (trailing edge) a borde ataque (leading edge).

Así aire entrante no despega cinta. Proceso fácil pero requiere mano firme/paciencia. Ala perfecta: fuerte, aerodinámica, bonita.

Alerones: 22 cm ancho, ~1/4 cuerda. Corté ~0,5 cm para movimiento libre.

Bordes expuestos → cinta. Bisel inferior alerón 45°, bisagra con cinta (método anterior). Hueco central ala para encaje en fuselaje.

Servos alerones: micro servos 9g. Marqué posición, cuchilla → hueco en ala. Quité soportes servo (forma simple). Pegamento + inserción.

Cuchilla → ranura servo-centro ala para cableado. Cubrí con cinta. Mismo proceso otro lado.

Pernos control (control horns): perfil aluminio (mismo que soporte motor). Dibujé a mano aprox. altura perno servo + sobresalga bisagra. Sierra arco → corte.

Varilla acero 2 mm → agujero 2,5 mm en perno. Ranura en alerón + pegamento perno. Medí varilla (servo en neutro) → varilla 2 mm con alicates.

Neutro: manual centro rango, o tester servo, o Arduino. Repetí otro lado. Ala completada.

Servos timón+elevador: mismos 9g, proceso idéntico. Marqué, hueco cuchilla, pegué ambos (ejes salida opuestos).

Ranura fuselaje para cables → compartimento electrónica. Cinta sobre servos + huecos pernos. Pernos + pegamento. Varillas correspondientes.

Tren aterrizaje: 2 varillas madera 8 mm. Agujeros manuales broca 6 mm. Sobresalen ~1 cm cada lado. Pegamento caliente a fuselaje.

Sujeción ala-fuselaje: gomas elásticas. Ala extraíble + gomas absorben impacto en choque. Montaje fuerte.

Tren aterrizaje: perfil aluminio + ruedas espuma (CNC). Ranuras perfil para doblar fácil. Aspecto final:

Ruedas: tornillos M5 + tubo aluminio 6 mm int. Tubo fijo a soporte M5 tuerca, arandelas M5 lados → rueda gira libre. Misma rueda trasera.

Componentes listos. Electrónica ahora.

Electrónica Avión RC Arduino – Diagrama de circuito

Transmisor y Receptor custom basados en Arduino Pro Mini.

Tutoriales detallados transmisor/receptor previos. Aquí: diagrama y principio funcionamiento.

Componentes:

• NRF24L01 + PA + LNA …………..…..…….
• Arduino Pro Mini………………..……….…..
• Servomotor ……………………………………
• Motor Brushless ………………………..……
• ESC 30A ……………………………….…………
• Batería Li-Po ……………………..……………

Radio: módulos NRF24L01. Transmisor DIY: joysticks, potenciómetros, botones → envía datos constantemente. Receptor: recibe vía NRF24L01 → comanda servos y motor brushless.

Control servos/motor brushless con Arduino = simple. Concepto avión RC Arduino no difícil.

Motor brushless: 1000 KV, ESC 30A. ESC alimenta motor + Arduino/servos vía BEC (5 V). Potencia ESC+motor: LiPo 3S.

Extra: LED indicador batería baja. Divisor tensión: 12 V LiPo → ~5 V para entrada analógica Arduino → detectar < 11 V. Receptor tiene canales libres → añadir funciones: luces estroboscópicas, flaps, mecanismos lanzamiento…

Finalizando montaje

Conectado según diagrama. Canal 1 = timón, 2 = elevador, 3 y 4 = alerones, 6 = LED. LED y interruptor en lados opuestos.

Tren aterrizaje atornillado a soporte motor (2 tornillos). Inserto motor+soporte por apertura superior, atornillo, pongo tren. Al insertar, gomas sujetan batería.

Conecté batería a ESC, metí todo. Cables extensión → conectar alerones ala a receptor, fijar ala con gomas.

Hélice en motor. Queda: comprobar CG (centro de gravedad).

CG = factor crítico para volar bien o volar.

Inicialmente cola pesada → batería al morro + peso (tornillos/tuercas) → equilibrado.

¡Avión RC Arduino listo! Probemos fuera.

Pruebas del Avión RC Arduino

Primer vuelo (maiden) no fue bien. Resultado del choque:

Conclusión: seguía cola pesada y motor parecía falto de potencia. Sin otro motor/hélice, modifiqué morro: más pequeño, motor más adelantado (mejor flujo), bordes redondeados. Refuerzo estructura: palos madera + perfiles aluminio pegados dentro fuselaje.

Fondo compartimento electrónica: 2 agujeros (aire escape frontal + antena NRF24L01 fuera para mayor alcance).

Intento 2: similar, pero mejor flujo/potencia.

Fuselaje rompió de nuevo → espuma débil. Nuevo fuselaje con cinta duct tape reforzando.

Intento 3: prometedor pero terreno despegue malo. Avión se fue a derecha, golpeó borde camino, rompió.

Reparé + cinta duct + cinta embalaje casi todo fuselaje. ¡Debería haberlo hecho antes! Dio resistencia correcta: no rompió tras varios choques más.

Problema: rompí 4 hélices → usé hélice pegada. Se deshizo en despegue.

Otra hélice pegada de 2 rotas → ¡suerte! Avión despegó bien.

Suerte duró poco: hélice rompió en vuelo.

Como primera experiencia volando RC, considero proyecto exitoso: probé concepto sistema 100 % Arduino para control RC.

Controles del mando muy bruscos: joysticks malos (poco recorrido, mala respuesta).

Solución en software: potenciómetro derecho → sensibilidad controles; potenciómetro izquierdo → trim timón.

Código Avión RC Arduino

Código = mismo que tutorial previo (control servos/motor brushless con NRF24L01).

Código completo:

/* Arduino RC Airplane == Receiver Code = by Dejan, www.HowToMechatronics.com Library: TMRh20/RF24, https://github.com/tmrh20/RF24/ */ #include  #include  #include  #include  #define led 9 RF24 radio(3, 2); // nRF24L01 (CE, CSN) const byte address[6] = "00001"; unsigned long lastReceiveTime = 0; unsigned long currentTime = 0; Servo throttle; // objeto servo para controlar ESC Servo rudderServo; Servo elevatorServo; Servo aileron1Servo; Servo aileron2Servo; int throttleValue, rudderValue, elevatorValue, aileron1Value, aileron2Value, travelAdjust; // Max struct 32 bytes - límite buffer NRF24L01 struct Data_Package { byte j1PotX; byte j1PotY; byte j1Button; byte j2PotX; byte j2PotY; byte j2Button; byte pot1; byte pot2; byte tSwitch1; byte tSwitch2; byte button1; byte button2; byte button3; byte button4; }; Data_Package data; void setup() { Serial.begin(9600); radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, address); radio.setAutoAck(false); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); radio.startListening(); // receptor resetData(); throttle.attach(10); rudderServo.attach(4); // CH1 elevatorServo.attach(5); // CH2 aileron1Servo.attach(6); // CH3 aileron2Servo.attach(7); // CH4 pinMode(led, OUTPUT); // CH6 } void loop() { // Comprobar recepción continua / conexión currentTime = millis(); if ( currentTime - lastReceiveTime > 1000 ) { // >1s sin datos = conexión perdida resetData(); // Reset evita comportamiento no deseado (ej. dron con gas, si pierde conexión sigue volando) } if (radio.available()) { radio.read(&data, sizeof(Data_Package)); lastReceiveTime = millis(); } // Control motor brushless via ESC throttleValue = constrain(data.j1PotY, 80, 255); // Joystick centro. Solo valores altos 130-255 throttleValue = map(throttleValue, 80, 255, 1000, 2000); throttle.writeMicroseconds(throttleValue); // Ajuste sensibilidad servos travelAdjust = map(data.pot2, 0, 255, 0, 25); // Elevador elevatorValue = map(data.j2PotY, 0, 255, (85 - travelAdjust), (35 + travelAdjust)); elevatorServo.write(elevatorValue); // Alerones aileron1Value = map(data.j2PotX, 0, 255, (10 + travelAdjust), (80 - travelAdjust)); aileron1Servo.write(aileron1Value); aileron2Servo.write(aileron1Value); // Trim timón if (data.j1PotX > 127) { rudderValue = data.pot1 + (data.j1PotX - 127); } if (data.j1PotX < 127) { rudderValue = data.pot1 - (127 - data.j1PotX); } // Timón rudderValue = map(rudderValue, 0, 255, (10 + travelAdjust), (90 - travelAdjust)); rudderServo.write(rudderValue); // Monitor batería int sensorValue = analogRead(A3); float voltage = sensorValue * (5.00 / 1023.00) * 3; // Conversión 5V → 12V aprox if (voltage < 11) { digitalWrite(led, HIGH); } else { digitalWrite(led, LOW); } } void resetData() { // Valores por defecto sin conexión radio data.j1PotX = 127; data.j1PotY = 80; // Motor parado // punto central joystick no es inicio gas, está en 80 no 127 data.j2PotX = 127; data.j2PotY = 127; data.j1Button = 1; data.j2Button = 1; data.pot1 = 1; data.pot2 = 1; data.tSwitch1 = 1; data.tSwitch2 = 1; data.button1 = 1; data.button2 = 1; data.button3 = 1; data.button4 = 1; }

Descripción: Explico funciones principales; detalles en tutorial previo. Tras recibir datos transmisor:

• Joystick1 Y → gas. Valores 80-255 → 1000-2000 µs (control ESC).
• Elevador: Joystick2 Y → 85-35° (posición servo). travelAdjust (potenciómetro derecho) reduce recorrido servos aunque joystick vaya a tope.
• Mismo principio alerones y timón. Potenciómetro izquierdo → punto neutro timón.
• analogRead() + matemáticas → LED batería baja.

¡Opiniones en comentarios, especialmente de expertos en RC! Principiantes: canal FliteTest (recurso increíble para mundo RC). Enlace en descripción.

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