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

Comments (0)

By Gondozó, 2016. May 26 19:44

Sokáig próbáltam ellenállni a csábításnak, hogy legyen egy saját multirotoros járművem, azonban úgy esett, hogy a sors szele befújt egy MultiWii SE Flight Controller v2.5 vezérlőt és négy 20A SimonK firmware-el töltött motorvezérlőt. Mint minden rendes műhelyben, nálam is akadt négy darab egyforma motor. Minden adott ahhoz, hogy egy új jármű kerüljön a hangárba.  Tartottunk egy rövid “meetinget”, ahogy divatos szóval említve az esti sörözést, és kiderült, hogy a társaságban másnak is furdalja az oldalát a kíváncsiság, úgy-hogy elindult a tervezés… . Mivel a társaság elég heterogén érdeklődési kört illetően, így két eltérő koncepció kezdett kikristályosodni: kell egy kis fürge jószág, mellyel lehet “szakítani”, és egy másik, mely inkább stabil, és fotózásra alkalmaznánk. Hogy ne vesszen össze a csapat, mindkettőt megépítjük, de kezdjük a nyugodtabb testvérrel.

Rendszer váza. Első váznak egy F450 klónt választottam. Nem azért mert nagyon jó, hanem inkább az előfordulási gyakorisága miatt. Első ránézésre nehéz, mint a sár, és ahogy hallottam, nagyon törékeny, azonban már a sarki fűszeresnél is lehet venni pótalkatrészt hozzá. Elsőre megteszi. Későbbiekben majd alakítjuk.

Repülésvezérlő. Mivel mi is hozott anyagból építkezünk, ezért a MultiWii SE vezérlővel ismerkedünk először. Fontosabb jellemzői:

súly: 9,3g
méret: 40×40×11,6mm
furattávolság: 35×35mm, 3,1mm furattal
• ATMega 328P MCU
• MPU6050C 6-tengelyes gyro/gyorsulásérzékelő (Motion Processing Unit)
• HMC5883L 3-tengelyes digitális magnetométer
• BMP085 digitális nyomásérzékelő
• PCA9306DP1 jelszint illesztő
Bemeneti jelek: 6 PWM jel
Kimeneti jelek: 4/6/8 PWM jel (motorvezérlés) kéttengelyes kamerastabilizátor támogatással
FTDI/UART port  firmware frissítéshez, Bluetooth modulhoz vagy LCD kijelzőhöz; I2C port szenzorokhoz, GPS-hez, kijelzőhöz. A vezérlővel következő modulok érkeznek: CN -06 GPS vevő, I2C-GPS NAV Modul,  Bluetooth adapter, CRIUS CO-16 OLED Display Modul.

Azonban mégis nyert a kíváncsiság és egy KK2.1.5 mini vezérlővel kezdjük az ismerkedést.

súly: 8.6g
méret: 36x36x11.5mm
furattávolság 30.5×30.5mm
Atmega644 PA MCU
MPU6050 InvenSense Inc.
Tápfeszültség: 4.8-6.0V
AVR interface: 6 ISP.
Bemeneti jelek: 5 PWM (1520us)
Kimeneti jelek: 4/6/8 PWM jel (motor-/szervó-vezérlés) kéttengelyes kamerastabilizátor támogatással
LCD méret: 24*18mm
4 miniatűr gomb (3.3*4.2mm)
Feszültség érzékelő.

Motor és légcsavar.
Erőműnek 4 darab 2208/8 BL motort szereltem a vázra (2600KV). Előző tapasztalatok alapján bőven elegendő húzóerőt termelnek 10×4,5″ esetén. Első tesztekhez azonban 6×3,8″ légcsavarokkal kezdem, hogy ne szokjon el a masina, természetesen, “frekvencia zavar” miatt ;)

KK2 vezérlő beállítása. Gyári használati útmutatóból, sajnos, nem nagyon lehet beállítani a kis okoskát, különösen ha először van szerencsénk a hasonló eszközhöz. Ezért el kezdtem kutakodni egy kicsit és találtam is egy kis videót mely utasításai alapján már egyértelműen el lehet indulni (Quadcopter build – KK2.0 initial setup – eluminerRC). Ennek értelmében a következő lépésekkel kezdjük:

• Távirányíró bekapcsolása, utána vevő egység és fedélzeti elektronika
• Gyári beállítások visszaállítása (Factory Reset)
• Gyorsulásérzékelők kalibrációja (ACC Calibration)
• Üzemmód-kapcsolása (Self-Level [AUX, yes, yes])
• Egyéb beállítások (Misc. Settings [Dampening: 0-30, Alarm 1/10 volts: 90-105 3S esetén])
• Motor konfiguráció betöltése (Load Motor Layout: Quadcoppter X), motorirányra odafigyelni!
• Vételi jel tesztelése (Receiver Test) mind az 5 csatornán
• Távirányító (sub)trimelése 0 értékek vételéig semleges állapotnál
• Helyes válaszirányok beállítása távirányítón (Revese, Invert)
• PI értékek szerkesztése (PI Editor: Roll 30, 100, 0, 20; Pitch 30, 100, 0, 20; Yaw 50, 20, 0, 10)
• Ön-kiegyenlítés beállításai (Self-Level Settings:PGain:70, PLimit:20)
• Motorvezérlők kalibrálása (áramtalanítjuk a fedélzeti elektronikát és a vevő egységet, a házkart felső végállásba helyezzük, a KK2 két szélső gombját benyomva tartva áram alá helyezzük a vevőt és a KK2 vezérlőt [beep-beep], ezután a gázkart alsó végállásba helyezzük [beep]. Ezután elengedhetjük a két benyomott gombot.)

Ezután már feltehetjük a légcsavarokat, ha lehet, kisebbet, mint amit végső konfigurációban használni szeretnénk, de az is megteszi, ha csak celluxot/ragasztó szalagot helyezünk a motor tengelyere, és megfigyeljük a motorok irányát, reakcióját eltolásra, élfordításra. A vezérelektronika további lehetőségeiről és beállításairól az azonos felépítésű korábbi vezérlő nem hivatalos felhasználói könyvében megtekinthetőek.

Follow