Comments (1)

By Gondozó, 2018. August 28 21:21

Multikopterek hatalmas területet foglaltak modellezés világából. Bár, személyesen a klasszikus modellezést preferálom – balsa, reszelő, ragasztó, ezt a területet sem szeretném hanyagolni. Lényegében legó-modellezésnek tekintem, de ha repül, és kellemes és hasznos időtöltést szolgál, elfogadom.

Multikopterek manapság előregyártott alkatrészekből épülnek fel: motorok, motorszabályzók (Electronic Speed Controller, ESC), repülésfelügyelő egység (Flight Controler, FC), test (általában üvegszál- vagy szénszál-kompozit), vevőegység (RX), akkumulátor (BAT) és pár kiegészítő elem: kamera, videó adó (vTX), szonár, LED. Az egész szerkezet agyát az FC képezi, és mivel igen magasan integrált számítástechnikai eszközről van szó, ennek az eszköznek az otthoni gyártása szinte lehetetlen, ezért számos gyártó cég versenybe szált a modellezők kegyeit keresve. Minden szenzor és kiegészítő eszköz ezen a miniatűr számítógépen keresztül kapcsolódik az egész rendszerhez. Belátható, hogy számos csatlakozási pont lesz rajta parányi területen, és mivel számos eszköz csatlakozik hozza, más-más igényt is támasztanak a központi egység felé történő kommunikáció iránt. Ezen kis jegyzeten keresztül próbálok egy kis segítséget nyújtani, hogyan is szükséges kezelni ezeket MatekSys termékein keresztül (nem a legjobb termékek, de megbízható minőséggel és jó dokumentációval szolgál).

Áramellátás. Ahogy említettem, minden út az FC-hez vezet, kivéve egyes mellékutakat. A régebbi modelleknél a fő akkumulátor feszültség mellett, mindig ott szerepelt az 4,8-6V tartomány (4x 1,2-1,5v) a szervók és rádióvevő egységek számára. Hasonló a helyzet most is, csak a BEC-ek (Battery Eliminator Circuit – elem helyettesítő áramkör) megjelenésével a szabvány inkább 5V, ritkábban 6V lett. Ez a feszültség teljesen megfelel a mostani mikroelektronikának, azonban helyenként szükség van 3,3V (kamera) illetve 10 vagy 12V-ra is (videóadó). Annak érdekében, hogy kevesebb hő és zajterhelés érje a logikai rendszert, általában PDB-nek (Power Distribution Board) nevezett lapkán vannak szerelve az átalakítók, illetve a csatlakozási felületek a motorszabályzók számára. A PDB-k fontos feladata még pillanatnyi fogyasztás mérése (A). Ilyen például a MatekSys FCHUB-6S terméke, mely 9-27V feszültségforrásból 5 és 10V feszültséget állít elő a rendszer számára, ill., 184A értékig mér pillanatnyi fogyasztást a bemenő ágon (fekete, piros – áramellátás, kék, sárga – kommunikációs jelek).

Magának az FC-nek 5V-ra van szüksége, és tartalmaz 3,3V feszültségátalakítót alacsony-feszültségű eszközei számára. Matek termékek sajátossága, hogy egymással szalagkábellel is összeköthetőek, azonban forrasztási pontok is ki vannak alakítva az alaplapon, ami kellő szabadságot ad végső kialakításhoz.

Természetesen léteznek AIO (All-In-One) verziók is. Ilyen pl., a MateSys FC F405-CTR vagy a F411-ONE. Az utóbbi, ráadásul, a rádióvevő egységet is tartalmazza. PDB hiányában, a repülésvezérlőnket BEC forrásból is táplálhatjuk, nem fog megharagudni. Egyes videóadókon szintén találhatunk 5V kimenetet, de teljesítménye alacsony, így csak kamerák ellátására elegendő csak. Összesítve: a rendszerünkben több feszültségforrást is használhatunk. Nagy áramokat (ESC, vTX) vezérlő egységekből származó feszültségforrások gyakran zajosak, érdemes szűrni kondenzátor ill., ferromágneses gyűrű alkalmazásával, személyesen UBEC használatát javasolnám, azonban ha PDBvel integrált FC-nk van, nincs más dolgunk, csak rákötjük az akkumulátor feszültségét ( vBAT, BAT+, BAT-) a megfelelő forrasztási pontokra.

Motorvezérlő (ESC). Ahogy az előző ábrákon is látszik, motorszabályzók lehetnek különállók, vagy 4in1 kivitelben, vagyis 4 ESC egy lapon szerelve. A közös bennük, hogy a tápfeszültséget az akkumulátorról kapják, a jelet pedig az FC-ről közvetlenül vagy a PDB-n keresztül s1-s6 tüskéken keresztül (quadkopter esetén s1-s4). Egyes ESC-k tartalmaznak BEC-et is, vagyis akár motorszabályzóról is táplálható az FC.

Mai motor-szabályzok számos firmware-rel készülnek (SimonK, blHeli-preferált), és számos kommunikációs protokollt támogatnak (PWM, OneShot, MultiShot, DShot), ezért fontos tisztában lenni, hogy egy adott ESC pontosan milyen “nyelve(ke)t” beszél. FC beállításoknál még szükségünk lesz rá. Szépsége a BetaFlight firmware-nek, hogy ESC programozóként használható, így, ha frissíteni vagy állítani szeretnénk a motor-szabályzókon, nem szükséges szétszedni a modellünket, elég csak összekötni a számítógépünket az FC-vel. Innentől BLHeli Suite hozzáférést kap az ESC-khez.

Egy ESC-n általában 4 + 3 forrasztási pont található. A 3 nagy pad  a motorok csatlakozására szolgálnak. Itt megjegyezném, hogy bármely 2 vezeték felfecsérlése, motor forgásirányát vált. A másik oldalon 2 nagy forrasztó pad az áramellátás céljából van kialakítva, vagyis ide az akkumulátor feszültségét kötjük, általában PDB-ről. Középen két kisebb forraszpont a  vezérjeleknek van fenntartva. Ezeken kapja az ESC az utasításokat az FC-től (PWM).

4in1 kialakítás esetén ismétlődik a minta. Találunk rajta 4×3 forraszpontot motorjaink számára, illetve találunk rajta s1-s4, gnd forraszpontokat, vagy egy csatlakozót 5 vezetékkel bonthatóság érdekében. Legtöbb esetben van rajtuk árammérő egység is, és ezzel a vezetékek száma megnőhet 7-re. ezeken szolgáltatja az ESC a pillanatnyi áram és akkumulátor feszültség értékeket az FCnek (Curr, vBAT).

Egy fontos megjegyzés: minden FC-nek megvannak a saját elvárásai azzal kapcsolatosan, hogy mely motor hol helyezkedik el, és mely irányba forog. Ügyeljünk arra, hogy a megfelelő ESC-t megfelelő vezérjellel látjuk el, es a motor megfelelő irányba forog. Az első teszteket légcsavarok nélkül, és kis cellux-al a tengelyen végezzük el!

Rádióegység bekötése már kicsit kacifántos a sok kommunikációs protokoll (párhuzamos analóg: PWM, 1-1 vezeték csatornánként; soros analóg: PPM; soros digitális: S.BUS, I.BUS, Spektrum… ) miatt, ezért kezdjük mindig a használati útmutató letöltésével, annak tanulmányozásával, hogy megfelel-e a választott termék a követelményeinknek. Lássuk be, ez de még mindig nem űrtechnológia.
Analóg protokollok kikopni látszanak, az FC-ken általában külön csatlakozási felületet kapnak, míg a digitális soros jeleket UART (soros kommunikációs protokoll, [Rx,Tx,G,5v])interfészre kötjük (több is van az FCn 3-10), néha szabadon,néha dedikáltra. A bonyolítás ott folytatódik, a jel, amit az UART fogad normális, vagy invertált (jellemző F4 FC-kre). Spektrum vevők számára általában külön csatlakozót alakítanak ki vagy az RX mellett kialakítanak 3,3V feszültség forrást. (BetaFlight esetén az UART portnak meg kell mondjuk, hogy az serail, illetve a Receiver menüben, hogy milyen protokollon beszélünk majd vele, F4 FC esetén leeht, hogy aktiválnunk kell a Soft Serial megoldást, hogy boldoguljunk az invertált bemeneti jellel). Egyszerű ;).

Follow

Comments (1)

By Gondozó, 2018. August 27 13:43

Sok víz folyt le a Dunána, azóta, hogy szünetelem a modellezést, de a világ nem áll meg. Rengeted fejlődött a modellezők világa, különös tekintettel az elektronikára. Új protokollok, szabványok, és Open Source projektek. Az utóbbiak közül, talán a legnépszerűbb (természetesen OpenTX után :)) a BetaFlight. Mivel hatalmas tudást és ezáltal bonyolultságot a beállításokban hoz magával, készítek egy kis jegyzetet. Lehet másnak is hasznára lesz.

Hogy mi ez egyáltalán? Lényegében egy Cleanflight nevű multikopteres firmware fejlesztését szorgalmazó szabad-forrású projekt tesztága, mely mára önálló, de az eredetivel szoros kapcsolatban fejlődő projekté alakult. Valószínűleg a rengeteg újítás tette annyira vonzóvá, hogy 2017 januárjától #1-nek minősítette a Google Trends. Mivel bonyolult a szerkezet, így a beállítása sem lenne egyszerű Configurator nélkül. Ha meg valaki követni szeretné a fejlesztés minden szösszenetét, látogasson el a GitHub-ra. És hát milyen is lenne az, ha egy repülőgépnek nem lenne fekete doboza? A rögzített adatok elemzésében segít a BlackBox Viewer. És akinek ez sem el elég, más projektek is léteznek, melyek egyes s más aspektusait részesítik előnyben a BF-képes, de ugyanazon vasra telepíthetőek. Ilyen az eredeti CleanFlight és a INAV.
Szamos vezérlő gyártó szintén beszállt a versenybe, és jobbnál jobb eszközöket készítenek, eltérő konfigurációban, hogy élvezni tudjuk a technológia adta lehetőségeket.

Az én vasam egy MatekSys F4. vezérlő integrált barometrikus érzékelővel. Első lépésként letöltjük a BetaFlight Configurator utolsó verzióját (az én esetemben ez v10.4), telepítjük, rádugjuk az mikroUSB csatlakozóra a vezérlőt. Ha a vezérlő már be van építve, első dolgunk legyen a légcsavarok eltávolítása!

Első nehézségek már a Configurator telepítése után előjöhetnek, és sajnos, a leggyakrabban használt OS-nél, mert csak a Windows érintett a hibában, ugyanis az nem megfelelő meghajtó szoftvert tartalmazz az STM virtuális soros portjához. De sebaj, mert a szoftver első oldala minden olyan hivatkozást tartalmaz, melyek elirányítanak bennünket a megfelelő oldalakra (STM VCP driver, CP210x driver). Még mielőtt tovább megyünk a konfigurációhoz, szükségünk lesz meg egy kis probléma megoldására, ugyanis amikor frissíteni szeretnénk a Firmware-t megint meghajtószoftver problémába ütközünk. Ehhez kapcsoljuk BootLoader üzemmódba (BL). Ezt vagy gombnyomással (benyomott gomb mellett dugjuk rá az USB-re), vagy BL vagy DFU paranccsal tudjuk elért a CLI-be (Comman Line Interface). A művelet eredményességet az állapotjelző LED fog tanúskodni, pontosabban megszünteti pislogását. Az operációs rendszer új eszköz észlel, és nem megfelelő illesztőt telepít, ezt szükségeltetik kicserélni megfelelőre: ImpulseRC erre lett “kiképezve”. Ha valaki bővebb információt szeretne, elolvashatja a GitHub-on. Ezt követően már csak újra kell indítanunk az eszközt és csatlakozni hozza  Configurator-al, és a Firmware Flasher menüben megfelelő céleszköz meghatározása után feltölteni a  legújabb firmware-t. Ilyenkor a Configurátor automatikusan átkapcsolja az eszközt BL módba. Ajánlott ilyenkor az egész chip memóriát törölni és az eszközt alapbeállításokkal indítani, ugyanis változhatnak változó nevek, és képletek a háttérben, ami eredeti konfiguráció másolásánál még problémát okozhat. Ha kételkedünk a vezérlőnk típusában, csatlakozzunk az eszközhöz, és a CLI-ben adjuk meg a version parancsot.

Alapvető beállítások

Követretkező lépésben a minimális használható konfigurációt hozunk létre. A Configuratin>System configuration menüben állítsuk be a giroszkóp frissítési rátát és a PID ciklus sebességét. F4. generációjú mikrokontroller esetén (STM32F405) ez 8-8 kHz, F3 esetén 4-4 kHz. A lényeg, hogy figyeljük a processzor terhelését az Configurator állapotjelző tálcáján. A CPU Load értéke nem haladhatja meg az 50%-ot. Beállítjuk a rádióvevő egység kommunikációs protokollját (PWM, S.BUS etc.), és kiválasszuk a megfelelő funkciókat. A következőket tudom ajánlani alapnak: AIRMODE, OSD, ANTI_GRAVITY, DYNAMIC_FILTER. Ami még hátra van, az a motorszabályzók protokolljának a beállítása. Mai szabályzók már inkább a DSHOTXXX valamely verzióját használják, de akadnak régebbi kiadások is, ebben segít a szabályzónk specifikációja. Ha nincs csipogónk a gépen, érdekesség lehet még a Dshot Beacon Configuration, mely a motor rezegtetésével állítja elő hangot. Összesen 3 opció áll rendelkezésünkre: hangerő, csipogjon-e ha elveszíti a rádiójelet, ill., kapcsolható-e távirányító gombjával/kapcsolójával (set beeper_dshot_beacon_tone = 3).

Következő feladat a rádióvevő egység működésének, a csatornakiosztásnak az ellenőrzése. Ezt a Receiver menüben tudjuk megtenni. Ugyanitt tudjuk követni a bemeneti jelek alakulását, és az oszlop-diagramok segítségével pontosan beállíthatjuk a potmétereink közép és végállásainak kimenet értékét (a finomhangolást a távirányítón végezzük).

A Modes menüben tudjuk állítgatni a repülési módokat, vagyis egyes funkciók ki/be kapcsolását és vezércsatorna hozzárendelését. Távirányítónk programmixjeit használva elég összetett kombinációkat tudunk létrehozni mindössze 1 csatorna használatával, a lényeg, azonban, hogy ne bonyolítsuk túl, maradjon használható. Fontos tudni, hogy ha egy funkció aktiválva van a System Configuration menüben, de nem rendelünk hozza kapcsolót a Modes menüben, akkor az a funkció folyton aktív.

Amit ne hagyjunk ki, az a Failsafe megfelelő beállítását. A koncepció a következő: hagyjuk ezt a funkciót a repülésvezérlőre és teljesen kapcsoljuk ki a rádióvevőn. Ebben az esetben a vezérlő azonnal tudomást szerez a jelvesztességről, és a beállításainknak megfelelően vezérli a légi járművünket. Ráadásul 2 szint is beállítható: 1. szint – meghatározzuk, hogy mi az érvényes jel hossza, és ha a bemeneti jelszint nem felel meg, akkor az előző érvényes értéket használja, vagy egy előre megadottat. Mindkét megoldásnak vannak előnyei, hátrányai. Normális körülmények között ezt a szintet csak ideiglenes jelvesztesség kompenzálására használjuk, így meg lehet tartani az összes csatorna értékét. 2. szinten eldönthetjük, hogy a jelvesztesség kezdetétől mennyi ideig lehet a gépünk 1. szinten, és utána kapcsolja e teljesen a motorokat, vagy próbálja meg letenni finomabban. Egyik út sem tökéletes. (fél másodpercnél ne célszerű forgatni a légcsavarokat irányítás nélkül, a főlőt a jelvesztesség inkább állandónak, mintsem ideiglenesnek tekinthető)

Bár nem esszenciális, bekapcsolhatjuk a fekete-doboz funkciót is, ezt a Blackbox menüben tehetjük meg, állítsuk a mintavételezést 1.5kHz-re.

OSD beállítását mindenki saját ízlése szerint intézze. Egy trükköt szerének megosztani csak: ha végeztünk a beállítással, menyünk a parancssor menübe (CLI) és pötyögjük be a diff parancsot, ezzel minden, alapértéktől eltérő beállítás megjelenik. Keressük meg és másoljuk ki a set osd_ elejű bejegyzéseket és másoljuk át valami biztonságos helyre.

PID Tuning a repülővezérlőnk természetét befolyásoló beállítások. Intenzív viták folynak arról, mi a tökéletes, ért hagyjuk egyenlőre alaphelyzetben. Az RC Rate és a Super Rates álításával a vezérlőn tudjuk megoldani az távirányítóban ismert EXPO beállításokat. Finomhangolással még ráérünk bajlódni, inkább menjünk repíteni egyet, de… .

Bár beállítottuk a Failsafe funkciót, teszteljük le légcsavarok nélkül, hozzárendelve egy csatornát, egy kapcsolót előbb az 1. utána a 2. szinthez. Biztonság mindenek felett!

Nos, akinek ez sem elég, érdemes megismerkedni a következő forrásokkal:

Tuning Tips for Betaflight 3.4

Plasmatree/PID-Analyzer

Follow