FPV фристайл. Полётный контроллер | Пикабу

FPV фристайл. Полётный контроллер | Пикабу Лодки
Содержание
  1. Что значит f1, f3, f4 и f7?
  2. Что такое полетный контроллер?
  3. Выбор гироскопов: что лучше высокая частота опроса или шум?
  4. Что случилось с f2, f5 и f6?
  5. Bec (стабилизатор напряжения)
  6. Blackbox (черный ящик): чип флэш-памяти или microsd карточка?
  7. Cl racing f7 v2 daul — лучший полетник для регуляторов 4-в-1
  8. Dys f4 pro
  9. Fpv фристайл. полётный контроллер
  10. I2c или spi?
  11. Kiss (1 плата)
  12. Kiss fc v2
  13. Matek f405 ctr
  14. Matek f405 и fchub vtx
  15. Omnibus fireworks v2
  16. Raceflight (1 плата)
  17. Revolt f4
  18. Uart (последовательные порты)
  19. Время цикла (looptime)
  20. Гироскопы (gyro), инерциальная навигация (imu)
  21. Демпфирование (софтмаунт, антивибрационное крепление)
  22. Другие преимущества контроллеров на f3
  23. Инвертирование сигнала последовательного порта
  24. Интерфейс и настройка
  25. История изменений
  26. Итак, какой выбрать? f1, f3, f4 или f7?
  27. Кнопка boot (активация загрузчика)
  28. Количество последовательных портов в полетном контроллере
  29. Лучшие полетные контроллеры на betaflight
  30. Полетники под полуприцепы
  31. Полетные контроллеры «всё-в-одном» и их функционал
  32. Полетные контроллеры на f1
  33. Полетные контроллеры на f3
  34. Полетные контроллеры на f4
  35. Полетные контроллеры на f7
  36. Производительность процессора (частота)
  37. Прочие топовые контроллеры из прошлого
  38. Прошивки для пк
  39. Расположение элементов
  40. Регуляторы скорости «4-в-1» и пк «всё-в-одном»
  41. Типы разъемов
  42. Управление камерой
  43. Формат крепежа
  44. Число последовательных портов

Что значит f1, f3, f4 и f7?

По сути F1, F3, F4 и F7 это 4 серии процессоров (микроконтроллеров) STM32. Этот STM32 процессор — мозг полетного контроллера, он как процессор в вашем компьютере.

В настоящее время существует 10 серий, по убыванию вычислительных мощностей: F7, F4, F3, F2, F1, F0, L4, L1, L0.

МикроконтроллерТактовая частотаЧисло последовательных портов (UART) в ПКОбъем флеш-памяти*
F1 (STM32F103CBT6)72 МГц2128KB
F3 (STM32F303CCT6)72 МГц3256KB
F4 (STM32F405RGT6)168 МГц31MB
F7 (STM32F745VG)216 МГц81MB

Флеш-память, упоминаемая здесь и память для blackbox — это две разные вещи, сейчас имеется ввиду встроенная память для хранения прошивки. Размер памяти может варьироваться в зависимости от модификаций чипа.

Что такое полетный контроллер?

Полетный контроллер (ПК, flight controller, FC) — это мозг летательного аппарата. По сути, это плата с кучей датчиков, которая отслеживает движение дрона и команды от пользователя. Используя полученные данные, она управляет скоростью вращения моторов для того, чтобы коптер двигался так, как задумал пилот.

У всех ПК имеется базовый набор датчиков: гироскопы (Gyro) и акселерометры (acc); некоторые продвинутые конфигурации имеют также барометр (измеряет давление воздуха, а значит и высоту полета) и магнитометр (компас).

ПК — это также точка подключения всей прочей периферии типа GPS, светодиодов, сонаров и т.д.

Контроллеры для гоночных дронов очень быстро эволюционируют: становятся меньше, имеют всё более быстрые процессоры, более современные датчики и всё больше встроенных функций.

Выбор гироскопов: что лучше высокая частота опроса или шум?

У IMU есть две основные характеристики: максимальная частота сэмплирования и насколько полученные данные будут зашумлены (механическими вибрациями и электрическими помехами).

В настоящее время очень часто используют микросхему MPU6000, которая поддерживает частоту опроса до 8k, и обладает (неоднократно проверено) хорошей устойчивостью к разного рода шумам и помехам. Главное стараться избегать MPU6500 и MPU9250, хотя у них больше рабочая частота, но и уровень шумов тоже значительно выше.

Учтите, что разные серии гироскопов ICM имеют разные характеристики. ICM20689 — один из худших вариантов, легко восприимчив к шуму, да и с надежностью проблемы. Если приходится выбирать из ICM, то берите модель 20602.

В последнее время появляется всё больше и больше ПК с гироскопами на отдельной плате с антивибрационной развязкой (кусок поролона, чтобы снизить вибрации от моторов).

Обновление (окт 2022). Начиная с версии Betaflight 4.1 нет поддержки частоты 32кГц, так что если вы используете гироскопы ICM с Betaflight, то looptime будет не больше 8кГц.

Скорость работы гироскопов — это палка о двух концах: если питание чистое, и шумов нет, тогда серия ICM на 32k будет работать лучше, чем MPU6000. Однако, если регуляторы и моторы начнут генерировать помехи, а коптер вибрирует, тогда ICM хуже, чем MPU6000.

Несколько советов как крепить ПК с демпферами (антивибрационное крепление) и использовать конденсаторы для фильтрации помех по питанию.

Что случилось с f2, f5 и f6?

В полетных контроллерах используются чипы STM32 серий F1, F3, F4 и F7, любопытно, почему пропущены F2, F5 и F6.

F2 — что-то вроде старой версии F4, не имел инверсии сигналов последовательных портов. Это в сочетании с тем, что следующий в линейке (F3) уже имел модуль для операций с плавающей запятой, позволило разработчикам пропустить его.

STM32 F5 и F6 — просто не существуют.

Bec (стабилизатор напряжения)

В большинстве полётников уже есть стаб на 5 вольт. В некоторых есть и на 9, и 12 вольт (или на какое-нибудь другое напряжение). Эти стабилизаторы часто называют BEC (battery eliminator circuit).

Несмотря на то, что значительную часть FPV оборудования (камеры, видеопередатчики) можно подключать напрямую к литиевому аккумулятору, я считаю, что изображение будет лучше, если питать их через стабилизатор.

Подробнее про подключение FPV оборудования для минимизации помех (англ).

Blackbox (черный ящик): чип флэш-памяти или microsd карточка?

Данные черного ящика (англ.)

Есть два способа записать и сохранить данные черного ящика: на чип флэш-памяти, установленный на плате ПК или на MicroSD карточку, вставленную в слот.

Чип памяти дешевле, но как правило он имеет небольшую ёмкость и хранит относительно немного данных. Обычно 10 — 20 минут полетного времени (в зависимости от частоты запрашиваемых данных). Кроме того, загрузка данных с этого чипа идет довольно медленно, может уйти до 5 минут времени на загрузку лога длиной всего 1 минуту.

ПК со встроенным слотом для MicroSD карточек, позволяют хранить данные неделями, без необходимости очистки свободного места. Кроме того, чтение логов очень быстрое.

Логи черного ящика больше нужны опытным пилотам, для диагностики почти незаметных проблем с летными характеристиками; и для гонщиков, старающихся выжать всё возможное из своего коптера. Для обычных хоббийщиков он, возможно, и не нужен.

Кстати, есть еще третий вариант — можно купить внешний логгер (Open Logger) со слотом для microSD и подключить его через свободный UART к ПК.

Cl racing f7 v2 daul — лучший полетник для регуляторов 4-в-1

  • F7, 2x ICM20602
  • Антивибрационное крепление
  • Betaflight OSD
  • PDB
  • 5V/3A BEC
  • 32MB памяти для черного ящика (Blackbox)
  • Напряжение питания: 2S — 8S LiPo

CL Racing F7 — это преемник популярных моделей CL Racing F4 и F4S. У него похожий дизайн, удобное расположение элементов и нормальный размер контактных площадок.

Это один из наиболее доступных полетных контроллеров в нашем списке, и при этом у него отличный набор функций: SmartAudio, ESC Telemetry, управление камерой (достаточно простого подключения, без резистора и конденсатора). Есть, конечно, и память для blackbox.

Процессор серии F7, поэтому не нужно ничего мудрить с инверсией сигналов SBUS и SmartPort.

CL Racing F7 разработан специально для работы совместно с регуляторами «4-в-1». Разъем для регулей позволяет использовать их телеметрию, а также общий датчик тока.

CL Racing F7 — один из первых ПК с функцией VTX pitmode, эта функция позволяет вам включать/выключать видеопередатчик тумблером на аппе.

Одна из отличительных черт второй версии — два гироскопа, они работают все время, а для уменьшения шума/помех данные усредняются. А вместе с RPM фильтром, тюнинг сильно упрощяется.

Вот полный обзор первой весии. Обзор второй версии (англ).

Купить на: Banggood | RDQ | AliExpress

Dys f4 pro

  • F4, MPU6000 SPI
  • Софтмаунт
  • Betaflight OSD
  • Встроенная PDB
  • 5 В / 3 А BEC
  • 8MB памяти для blackbox
  • Питание: 2S – 6S

По функционалу DYS F4 очень похож на Kakute F4. Отличное расположение элементов, контактные площадки для силовых проводов (питание, регули) выступают за пределы платы, что упрощает пайку.

Только один последовательный порт с аппаратной инверсией сигнала для SBUS. Если нужна телеметрия, то придется использовать неинвертированный сигнал. Для тех, кто не планирует использовать Smart Port — это не проблема, это просто еще один дополнительный порт для прочих устройств (инвертированный UART нельзя использовать для других устройств).

Купить на Banggood | AliExpress | Обзор

Fpv фристайл. полётный контроллер

Поехали подробно:

1. Микроконтроллер. Историю опустим, сейчас типичный полётник имеет контроллер фирмы STMicroelectronics семейства F4 или F7, всё остальное либо неактуально, либо несовместимо с прошивкой Betaflight, либо нетипично. Понятноe дело контроллеры различаются тактовой частотой, памятью и прочими фичами. Нам важно знать лишь то, что на процессорах F4 и F7 доступен полный функционал Betaflight. До кризиса микроэлектроники я не видел особой разницы в цене и покупал исключительно F7 полётники. Ну и для ясности картины о маркировке: в семейство F4 входят процессоры F405 и F411, в семейство F7 – F722, F745 и F765.

Скорей всего мощный процессор важен, если мы навесим GPS, гирлянду адресуемых светодиодов, настроим сложные фильтры и захотим летать по точкам; в нашем же деле процессор сгодится любой.

Прошивка на которой всё это работает называется Betaflight и слово “бета” вас не должно вводить в заблуждение – это очень стабильный, долго и уверенно развивающийся и хорошо тестирующийся open-source проект, ни разу я не натыкался на ошибки в прошивке. Прошит контроллер будет с завода, а вот версию желательно будет обновить на свежий релиз, но это в посте о Betaflight.

2. Акселерометр и гироскоп. Разницу, пожалуйста, загуглите, но нам, для чистого акро акселерометр не нужен, но стаб режим для подстраховки неплохо бы иметь. Гироскопов же может быть даже два; одно время два чипа соревновались друг с другом и в некоторые полётники их ставили оба – это тонкости, нам ни к чему. Барометр вычисляет высоту и нам он тоже не нужен, но если есть – переживём.

Смотрите про коптеры:  15 программ для управления компьютером с телефона Андроид

3. OSD (экранная информация). Через этот чип подключается камера к видеопередатчику. То есть картинка с камеры идёт на полётник, там к этой картинке OSD подрисовывает буквы и цифры (параметры которые нам важно видеть в очках: напряжение батареи, расход батареи, вплоть до авиагоризонта) и далее картинка с параметрами передаётся на видеопередатчик чтобы вещать нам в очки. Настроек море, в посте про Betaflight будут подробности.

4. Интерфейсы UART (и реже I2C). Они используются для общения полётного контроллера с другими внешними устройствами. У нас такими устройствами будут в первую очередь приёмник, с него приходят команды от пульта. Потом видеопередатчик, мы сможем с пульта менять настройки видеопередатчика: канал вещания (частоту) и мощность. И некоторые камеры также могут настраиваться по UART, обычно предлагают обширное меню настройки картинки и отображения доп. информации. Для нашего дела этих интерфейсов будет всегда достаточное количество на полётнике, считать и подбирать не придётся.

5. По USB разъёму у нас происходит подключение к компьютеру (или телефону) для настройки и перепрошивки Betaflight. Без этого мы не сможем настроить квад.

6. Слот для карты, если он есть, позволяет записывать в текстовый файл логи полёта с огромным количеством информации. Есть программы позволяющие на основе логов выдать распределение резонансных частот вашего квада по спектру. Есть софт для стабилизации видео, который в качестве источника стабилизации берёт данные гироскопа. Или просто, если хотите добавить к вашему видео картинку с положением стиков, есть плагины к видеоредактору, позволяющие это сделать, дай только логи. Если слота под microSD карту нет, это не значит, что логи не снять, на борту может быть чип памяти, а логи сливаются по USB.

7. Светодиоды состояния, и кнопка принудительного режима прошивки обычно используются мало, только при отладке проблем.

Основной же работой полётника будет: смотреть на данные с пульта (через приёмник), потом на данные с гироскопа, а в современном конфиге и на данные с моторов (через регуляторы) и, фильтруя наши дрожащие пальцы, порывы ветра, кривые пропы и вибрацию от открутившегося винта рамы, отправлять команды на моторы так, чтобы квад занял положение, которое мы имели ввиду. И это не преувеличение, фильтры современной прошивки эффективно могут распознавать и противостоять широкому диапазону шума во входных данных.

Дорогой полётник от дешёвого может отличаться:

1. Качеством комплектующих и пайки.

2. Комплектацией. Могут быть в комплекте шлейфы для ESC, USB кабель, провода. Практически в любой комплектации будут силиконовые виброгасящие вставки, без них квад летать будет очень плохо. Может быть в комплекте карточка с распиновкой, но в любом случае она будет в интернете.

3. Качеством маркировки. На хорошем контроллере может быть всё написано так, что за распиновкой лезть не придётся.

4. Качеством и удобством площадок для пайки. Маленькие площадки в несколько рядов тяжелее паять, чем крупные со сквозными отверстиями. И сорвать такую площадку сложнее.

Отдельно про форм-фактор.

Есть так называемые AIO (all-in-one, всё в одном) полётники и за свою историю развития значение этого “all” менялось: по началу в “all” помимо полётника входила PDB (power distibution board, плата распределения питания) и полётники выглядели так:

то есть имели на борту батарейный вход (две самые крупные металлические площадки с плюсом и минусом с краю) и удобные площадки для подключения питания отдельных регуляторов (вторые по размеру квадратные площадки у каждого углового отверстия).

А потом миниатюризация позволила впихнуть на плату регулятор 4-в-1, и полётник стал выглядеть так:

То есть помимо входа для батареи, на плате есть сами регуляторы и 12 площадок для подключения моторов (на двух гранях, по шесть с каждой стороны). С такой платой весь ваш стэк – это одна плата. Минусы такого решения: менять всё, если что-то одно сгорело, температурный баланс часто не самый лучший и выход из строя из-за перегрева более вероятен, ну и как видно, при монтажных отверстиях 30×30, сама плата далеко выходит за эти пределы и это может стать неприятным сюрпризом на некоторых рамах, плюс компоновка идёт по бороде, если по бокам у нас моторы, то USB разъём гарантировано похоронен внутри рамы без удобного доступа. Короче, у нас батарейные площадки будут на регуляторе 4-в-1, соответственно на полётнике их быть не должно.

Дешёвыми были полётники JHEMCU, но толи всё подорожало, толи они в “премиум” подались. Фирмы Matek, Holybro, Betaflight, Diatone с серией Mamba, IFlight и Foxeer делают годные полётники. Легко спутать контроллер предназначенный для крыльев и самолётов, но его обычно отличает гребёнка из стандартных пинов для сервоприводов на контроллере или в комплекте; или слово wing в названии.

Сочетание полётного контроллера и регулятора 4-в-1 называют стэк (stack, стопка). Точнее всё, что уместилось в одну стопку можно назвать стэком, но продают под этим названием обычно полётник регулятор. Выглядит так:

Плюсы такого выбора – во-первых: в комплекте винты, гайки и проставки чтобы всё это вставало с нужным зазором при минимальной высоте, во-вторых: стопроцентно работающий шлейф между полётником и регулятором в комплекте. Почему это проблема? Да потому что никакого стандарта распиновки разъёма регулятора нет, и количество и порядок контактов может не совпадать у шлейфа из комплекта регулятора и ответного разъёма на полётнике (шлейф хорошо виден на картинке). Однако на всех полётниках и на некоторых регуляторах есть отдельные площадки для пайки проводов из шлейфа, так что в любом случае регулятор и полётник можно “поженить”. Обычно составляющие конкретной модели стэка есть в продаже по отдельности.

Следующая серия – камера.

I2c или spi?

i2c и SPI — это названия шин для подключения гироскопов к процессору. Выбранная шина может ограничить частоты опроса гироскопов и ограничит looptime.

Лучше всего использовать SPI, т.к. она позволяет работать с бОльшими частотами, чем i2c, у которой лимит в 4k. Практически все современные ПК используют SPI.

Kiss (1 плата)

Из-за того, что прошивка без исходного кода, пользователи не имеют выбора.

Kiss fc v2

  • Процессор F7, гиры MPU6000
  • Идет с прошивкой KISS FC Firmware

После 2х лет ожидания, Flyduino наконец-то выпустила KISS V2 для замены первой версии ПК. У KISS огромная толпа фанатов, которым нравятся характеристики этих ПК. Когда вы платите $80 за KISS FC V2, то вы платите не только за железо, но и за закрытую прошивку, которая работает только на ПК KISS.

Лично я считаю, что KISS летает плавнее и мягче, чем Betaflight, которая летает более точно (больше похоже на движения робота). Не самое точно описание, но как уж смог.

Это один из первых контроллеров, сделанных в виде буквы «H» и с контактными площадками для подпаивания проводов. А еще они же первыми заменили сквозные отверстия для штыревых разъемов на плоские пятаки для пайки с обеих сторон платы.

Во второй версии улучшено расположение контактов, теперь регули подключаются по углам платы. Имеющийся разъем также упростит проводку при использовании определенных PDB. Установка и настройка значительно проще, чем Betaflight.

На KISS можно поставить Betaflight, но, по-моему, есть и другие, более удачные ПК для Betaflight. Причина выбора KISS — это их закрытая прошивка.

Купить GetFPV | RMRC  | Обзор.

Matek f405 ctr

  • F4, MPU6000
  • Betaflight OSD
  • Встроенная PDB
  • 5 UART
  • Слот для MicroSd флэшки
  • BEC: 5V/2A

CTR — это новая версия Matek F405 AIO.

AIO — довольно хороший ПК с отличным функционалом и удобным расположением элементов. Однако, было довольно много жалоб на рывки по курсу и сильные вибрации, из-за очень чувствительных к шуму гироскопов.

И вот, наконец, Matek решили заменить гироскопы, на более устойчивые к шуму MPU6000, ну и добавили ещё кое-какие улучшения. Прочитав наш обзор, вы узнаете, почему это один из лучших ПК для Betaflight и iNav.

Купить на Banggood | AliExpress | Обзор

Matek f405 и fchub vtx

Matek F405 — это простой полетный контроллер с Betaflight OSD и слотом для MicroSD. У него нет PDB, но его можно подключить к FCHUB VTX используя шлейф.

Комбо-набор Matek F405 и FCHUB VTX — это тоже самое, что ПК, PDB и видеопередатчик, но с некоторыми реально хорошими улучшениями. Перенос элементов с большими токами и напряжениями подальше от процессора и гироскопов дают вам более чистый сигнал, улучшает летные характеристики и надежность. ПК и PDB можно закрепить при помощи демпферов, при этом не будет тяжелых проводов, передающих вибрации.

По шлейфу в том числе передается и сигнал управления видеопередатчиком, так что можно менять частоты и выходную мощность при помощи аппаратуры управления.

Однако, если вам нужен видеопередатчик с большой мощностью или с режимом PitMode, тогда FCHUB не для вас. Кроме того, ваша рама должна иметь место для установки стека из двух плат.

Купить

Omnibus fireworks v2

  • F4
  • ICM20608 на отдельной плате с демпферами
  • Betaflight OSD
  • Встроенный датчик тока

Полетные контроллеры Omnibus F3 и F4 были одними из самых популярных и надежных плат в индустрии дронрейсинга довольно долгое время.

В Omnibus Fireworks V2 меня привлек дизайн разъемов для регулей. Вы получаете питание, сигнал и телеметрию по углам платы, что сильно упрощает пайку и сборку.

Кроме того, гироскопы демпфированы каким-то гелем и хорошо защищены пластиковым корпусом. Гироскопы ICM20608 работают с частотами до 32 кГц. Думаю, вы даже можете сами заменить гироскопы, т.к. они подсоединены шлейфом.

Смотрите про коптеры:  Радиоуправляемая модель катера Schnellboot S100

Купить на Banggood

Raceflight (1 плата)

До того, как исходники прошивки стали закрытыми, была поддержка и других ПК. Думаю, что они идут по пути KISS и не оставят своим пользователям выбора, кроме как использовать только их железо.

Revolt f4

  • Процессор F4, гиры Invensense 20602
  • Разработан для Raceflight

ПК Revolt F4 разработан командой Raceflight и специально для Raceflight. Используется самая большая частота обновления данных с гироскопов — до 32 кГц.

Кто-то может не согласиться с мнением «быстрее — значит лучше», но многие пользователи были впечатлены полетом на Revolt F4 с прошивкой Raceflight. Их софт: RF1 (Raceflight One) также развивается в сторону упрощения настройки коптера пользователем.

Revolt F4 — это просто ПК безо всяких свистелок и перделок. Даже встроенного BEC нет, т.е. ему требуется внешнее питание (и дополнительный контакт BAT для контроля напряжения на аккумуляторе). RF объясняют это тем, что хотели минимизировать шумы. Но обычно в таких случаях пользователи жалуются на усложнение процесса сборки. Еще не хватает контакта VBAT, для измерения напряжения аккумулятора.

С тех пор появились несколько новых версий этого ПК с доп. функциями, например RevoltOSD, с поддержкой питания напрямую от LiPo аккумулятора, с OSD, а также Minivolt — по сути уменьшенную версию Revolt.

Кстати говоря, Lumenier Skitzo FC— это Revolt после ребрендинга, это та же самая плата, только другого цвета и с другой ценой.

Купить:

Uart (последовательные порты)

UART расшифровывается как Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, что означает асинхронный последовательный порт.

UART — это, как правило, аппаратный последовательный интерфейс, который позволит вам подключить разные внешние устройства к полетному контроллеру. Например, приемник, телеметрию, транспондер для гонок, управление видеопередатчиком и т.д.

У каждого последовательного порта два контакта: TX — для передачи, RX — для приема. Запомните, TX на периферийном устройстве подключается к RX на полетном контроллере и наоборот!

Пример: на полётнике есть UART3 (контакты R3 и T3) и UART6 (контакты R6 и T6). Вы можете назначить им задачи на вкладке Ports в Betaflight конфигураторе.

Время цикла (looptime)

Looptime = 2k — по сути максимум, чего можно добиться от Naze32 c Betaflight. Больше не получится просто потому, что процессор не справится с нагрузкой (можно разогнать до 2,6 кГц, но результат будет нестабильным).

Платы на F3 могут использовать луптайм 4k и при этом можно запускать другие ресурсоёмкие задачи — использование акселерометров, светодиодных полос, софтсериал (программная эмуляция последовательного порта), Dynamic Filter и т.д. Можно даже поставить частоту 8k, запретив Dynamic Filter, а на F1 нам приходилось отказываться от многих фич, просто чтобы работать с частотой 2k.

Когда говорят 8k/8k или 4k/4k, то подразумевают луптайм и частоту опроса датчиков (гироскопов)

  • Платы на F1: 2k — 2,6k, CC3D — 4k/4k (благодаря подключению датчиков по шине SPI)
  • Платы на F3 и F4 с шиной SPI — 8k/8k, если шина i2c, тогда только 4k/4k
  • Гиры ICM-20602 и MPU6500/9250 дают возможность выбрать частоту опроса 32k, например, в ПК Revolt можно поставить 32k/32k

При изменении looptime всегда проверяйте загрузку процессора командой «status» в консоли (CLI), обычно рекомендуется держать загрузку менее 30%, хотя некоторые платы позволяют и больше.

Гироскопы (gyro), инерциальная навигация (imu)

Цель датчиков на ПК определить ориентацию коптера в пространстве и отследить его движения. Микросхема с датчиками (IMU) содержит как гироскопы, так и акселерометры.

Самые часто используемые полетные режимы Betaflight — это, наверное, Acro (акро, или ручной режим) и Angle (самовыравнивание). В акро режиме используются только гироскопы, а в Angle и гироскопы, и акселерометры.

А т.к. большинство пилотов FPV дронов летают в Acro, то акселерометры часто просто отключаются в настройках Betaflight, это позволяет сэкономить вычислительные ресурсы. По этой же причине под инерциальной навигацией обычно подразумевают только гироскопы (gyro).

Наиболее популярные гироскопы, используемые в полётниках:

IMUСпособ подключения, шиныМакс. частота сэмплирования
MPU6000SPI, i2c8K
MPU6050i2c4K
MPU6500SPI, i2c32K
MPU9150*i2c4K
MPU9250*SPI, i2c32K
ICM20602SPI, i2c32K
ICM20608SPI, i2c32K
ICM20689SPI, i2c32K

* MPU9150 — это MPU6050 со встроенным магнитометром AK8975, а MPU9250 — это MPU6500 с тем же магнитометром.

Выяснить тип можно взглянув на маркировку микросхемы, вот для примера популярный вариант Invensense MPU-6000.

Демпфирование (софтмаунт, антивибрационное крепление)

Демпфирование позволяет снизить уровень вибраций, передаваемых от моторов к гироскопам. Два основных способа демпфирования полетного контроллера: резиновые стойки и шайбы. Подробнее тут.

Другие преимущества контроллеров на f3

Многие платы на F3 также имеют встроенный стабилизатор на 5В или даже встроенную PDB, так что, теоретически, вы можете питать контроллер напрямую от аккумулятора.

F3 практически полностью контакт-в-контакт совместим с серией F1, и некоторые писали в комментариях, что они успешно заменили чип F1 на F3 в плате CC3D, и используют looptime = 8k (благодаря тому, что гиры подключены по шине SPI).

Отметим, что от процессора не зависит размер флеша для хранения данных Blackbox. На самом деле этот размер определяется чипом памяти на плате.

RMRC Dodo F3

Инвертирование сигнала последовательного порта

Процессоры F3 и F7 могут инвертировать сигнал встроенным инвертором, а F1 и F4 — нет.

Сигналы Frsky SBUS и SmartPort являются инвертированными, поэтому владельцам ПК на F3 и F7 повезло, такие данные понимаются без проблем (F3 и F7 — более новые серии процессоров, подробнее тут).

Однако, более старые процессоры, типа F1 и F4 требуют наличия внешнего инвертора сигнала, который и подключается к соответствующему последовательному порту. Для удобства пользователей некоторые ПК на F4 уже имеют схемы для инверсии сигналов SBUS и SmartPort, так что приемник подключается напрямую к ПК.

Если портов не хватает, можно использовать программную эмуляцию (soft serial) чтобы «создать» ещё больше портов. К сожалению, эмулируемые порты работают медленнее аппаратных (нельзя выставить большую скорость) и не подходят для важных задач, где требуется быстрая реакция, например не подойдут для работы с приемниками. Ну и, конечно, программная эмуляция требует довольно много ресурсов процессора.

Интерфейс и настройка

Современные прошивки для ПК можно настраивать, используя специальные программы, установленные на компьютер или смартфон; или даже прямо с пульта управления. У каждой прошивки свой пользовательский интерфейс управления, при помощи которого меняются настройки.

«Тюнинг» — этот термин мы используем, когда меняем ПИД коэффициенты (PID), рейты (rates) и некоторые другие настройки. При помощи тюнинга мы можем настроить коптер «под себя».

История изменений

  • Декабрь 2022 — первая версия статьи
  • Ноябрь 2022 — добавлена информация о прошивках, обновлен список фич в ПК
  • Февраль 2022 — обновлена информация о процессорах и гироскопах
  • Апрель 2022 — добавлена инфографика об эволюции полетных контроллеров, обновлен список процессоров
  • Май 2022 — обновлена информация об интеграции функций в ПК
  • Октябрь 2022 — добавлена информация о форматах крепежа
  • Февраль 2020 — изменен адрес страницы, обновлены разделы о прошивках, гироскопах, добавлен схемы подключения и информация о платах «все-в-одном», компоновку разъемов и управление камерой

Итак, какой выбрать? f1, f3, f4 или f7?

Конечно вы можете летать на коптере с платой на F1, но, при использовании более новых полетников вы получите коптер с лучшими характеристиками, и сможете использовать новые ресурсоемкие функции.

Мы можем рассчитывать на то, что технологии и дальше будут развиваться в сторону увеличения производительности процов, что даст больше возможностей для реализации новых функций и новой периферии, можно будет использовать более сложные алгоритмы и фильтры, что позволит нашим квадрикам летать просто потрясающе!

ПО для полетных контроллеров постоянно развивается, и скоро придется выкинуть платы на F1 потому, что их производительности не хватит.

Обновление (июнь 2022) — на платах F1 скоро не будет хватать флеш-памяти для хранения всей прошивки, поэтому в ближайшее время Betaflight перестанет поддерживать платы на F1. Следовательно, если хотите летать на новых прошивках — избегайте покупки ПК на F1.

Даже на F3 заканчивается место для прошивки, поэтому многие функции недоступны: GPS, джойстик. Так что я не буду советовать брать сейчас полетник на F3.

Поэтому в настоящее время выбор сокращается до «F4 или F7?», и довольно легко понять, что лучше:

  • Хотите использовать looptime 32k? Берите F7, т.к. на F4 при включении новых дополнительных функций вы сможете использовать только 16k
  • Нужно больше последовательных портов? Берите F7, т.к. обычно там больше свободных портов
  • У вас пульт управления от FrSky? Берите F7, т.к. на всех последовательных портах есть аппаратная инверсия сигнала для SBUS и SmartPort, поэтому подключать такой контроллер гораздо проще

Единственный недостаток F7 — размер чипа (F745VG), он крупнее чем F3 и F4, т.е. для прочих деталей, разъемов почти не остается места. Надеюсь в будущем получиться использовать более компактные варианты, типа F722RE. У него размеры как у F3/F4, но памяти меньше, чем у F745.

Если бы я собирался купить новый контроллер завтра, я вероятнее всего купил бы F7, потому что у них есть весь необходимый мне функционал, а также очень продуманный дизайн и расположение элементов.

Вот список 5 лучших ПК по нашему мнению.

Я собрал в одну таблицу все характеристики полетных контроллеров, так что вы можете сравнить их более подробно.

Кнопка boot (активация загрузчика)

Нажатая кнопка boot при подаче питания переводит процессор полетного контроллера в режим загрузчика (bootloader mode). В этом режиме можно обновить прошивку, даже если стандартные программы этого сделать не могут.

Подробнее про кнопку загрузчика (boot button)

У многих ПК есть два контакта которые нужно закорачивать для этой цели. Но гораздо приятнее, когда стоит кнопка.

Смотрите про коптеры:  Как выбрать мотор-колесо для велосипеда (электровелосипеда)?

Количество последовательных портов в полетном контроллере

Возможно, вам потребуются (а может и нет) дополнительные последовательные порты, чем больше свободных есть, тем проще будет в будущем.

Количество портов зависит от дизайна платы и используемого процессора. Например, на ПК с F1 обычно только 2 порта, у F3 и F4 может быть от 3 до 5, а у F7 — шесть или даже 7.

F1F3F4F7
2 порта3-5 портов3-6 портов6-7 портов

Лучшие полетные контроллеры на betaflight

Основные характеристики полетных контроллеров в нашем списке:

Кроме того, есть довольно специфичные полетные контроллеры (англ), например, для системы передачи HD видео от фирмы DJI.

Полетники под полуприцепы

Полетники под полуприцепы

Рост объёма перевозок по стране привёл значительному расширению автомобильного парка. Причём с дорог практически исчезли грузовые автомобили средней грузоподъёмности. Им на замену пришли магистральные тягачи с рефрижераторами и автоприцепами, перевозящие грузы в любых направлениях. Не отстают от расширения грузопотоков и логистические центры, где на складах, грузы упаковываются на паллеты или в контейнеры. А для того чтобы разгруженные паллеты не бросать по дороге, конструкторами были придуманы специальные ящики для перевозки пустых поддонов.

Использование паллетных багажников

Таким образом, сугубо узкоспециальная конструкция понравилась своей универсальностью перевозчиком. И они уже самостоятельно стали монтировать паллетные ящики на собственные полуприцепы. Причём используются поллетники для перевозки не только пустой тары, а в основном для хранения:

— запасных колёс полуприцепов;
— инструмента, канистр с водой, маслом;
— личных вещей, сухого топлива.

В принципе, всё, что может понадобиться в длинной дороге, когда расстояния между городами и сервисами исчисляется сотнями километров. Паллетник если есть навыки и умение работать с инструментом, можно сделать самому или заказать на производстве. В интернете есть много сайтов, которые предлагают продажу подобных ящиков по собственным чертежам и технологиям.

Где заказать паллетный ящик

В столице ящики можно заказать на сайте полетники.рф компании из г. Лыткарино. Там изготавливают инструментальные ящики и паллетники для всех видов рамных полуприцепов, без применения электрической сварки. А дело здесь заключается в том, что основной металл для конструкции – оцинкованная сталь. Если её варить сваркой, цинк обгорит, металл останется без защиты и быстро сгниёт. Поэтому углы приходится сгибать на станке, а листы скреплять оцинкованными болтами. Корпус ящика изготавливается из ровного оцинкованного листа толщиной до 2 мм, усиленного рёбрами жёсткости.

К раме ящик крепится на съёмный крепёж, а крышки закрываются на застёжки. Посреди ящика для жёсткости конструкции устанавливается сплошная перегородка или металлическая решётка. Клиентам багажники под полуприцепы отправляются транспортными компаниями в разобранном виде. Если у тех есть возможность заехать на производственную базу компании, паллетник установят за небольшую цену в короткий срок – 1,5 часа. На всю продукцию даётся гарантия и бесплатное устранение выявленных изъянов.

Автор: Игорь Фалей

Полетные контроллеры «всё-в-одном» и их функционал

Полетники «Всё-в-одном» («All In One») имеют встроенную плату распределения питания (PDB) и огромные контакты для толстых проводов, идущих от аккумулятора. Термин появился в те времена, когда обычно применялись отдельные PDB со стабилизаторами питания для полетных контроллеров, но сейчас в ПК встраивают очень много компонентов, так что термин теперь значит немного другое.

Одной из первых функций, которую встроили в ПК — это OSD (экранное меню) — Betaflight OSD.

Ещё одна бесценная фишка — датчик тока: с ним гораздо проще оценить степень разряда аккумулятора, и он же отличный инструмент для тестирования. Тут более подробно про его калибровку (англ).

Также часто в ПК встраивают барометр и магнитометр (компас).

Нет «правильного» полётника «все-в-одном», но при желании можно найти плату, в которой есть всё, даже приёмник, видеопередатчик и даже регуляторы.

Первым таким ПК у меня был RacerStar Tattoo F4S, он не очень надежный.

Полетные контроллеры на f1

Первым 32-битным ПК был CC3D с процессором серии F1.

F1 — самая медленная серия из всех рассматриваемых, сейчас они уже устарели, т.к. Betaflight не поддерживает их с 2022 года (из-за ограниченных возможностей железа).

Хороший пример контроллеров на F1 – это Naze32 rev 5 и Rev 6.

Полетные контроллеры на f3

Первые ПК на F3 появились в 2022 году, в настоящее время наиболее популярны: X-Racer, Betaflight F3, LUX V2, и KISS FC.

Полетные контроллеры на f4

Т.к. прошивки для контроллеров постоянно совершенствуются, то теперь F3 изо всех сил старается успеть выполнить все серьезные вычисления без уменьшения луптайма (looptime).

ПК на F4 появились вскоре после F3, и быстро стали набирать популярность благодаря большим вычислительным мощностям. Таких ПК выпускается всё больше и больше: Betaflight F4, DYS F4, Kakute F4, Matek F4 AIO, Raceflight Revolt и BrainFPV RE1.

Полетные контроллеры на f7

F7 — новейшее поколение микроконтроллеров, они только начинают завоевывать рынок. Полетников на их основе становится все больше и больше: Kakute F7, Betaflight F7 FC и SP Racing F7.

Забавный факт. Регуляторы скорости тоже переходят от 8-битных к 32-битным микроконтроллерам! В наши дни в регуляторах довольно часто используется STM32 F0.

Производительность процессора (частота)

Несмотря на то, что F1 и F3 имеют одну максимальную частоту, F3 выполняет операции с плавающей запятой быстрее благодаря математическому сопроцессору. F3 работает значительно быстрее, чем F1 при использовании PID контроллера на математике с плавающей запятой.

Нижеследующий список содержит контроллеры из нашего прошлого, они не попали в основные списки из-за других, более новых ПК. Однако я хочу их упомянуть, потому что в некоторых случаях их стоит иметь в виду при покупке.

Прошивки для пк

Помимо различий в железе, имеются различия и в прошивках, которые работают на этих ПК и у которых разный функционал и разные области применения. Например, iNAV разработан для использования с GPS, а KISS — больше предназначен для гонок.

Вот список прошивок для мини-коптеров. Если вы совсем в этом не разбираетесь, то мой вам совет, используйте Betaflight.

Betaflight — это прошивка с открытым исходным кодом, разрабатывается и поддерживается сообществом хоббийщиков. У нее самая большая пользовательская база, так что в случае каких-то вопросов вам быстро помогут. К тому же она поддерживает максимальное число полетных контроллеров.

Другие популярные прошивки для FPV дронов — это FlightOne и KISS. Их исходный код закрыт, а железо и сами прошивки поддерживаются только производителями, так что с ними работает очень небольшое число полетных контроллеров.

После того, как вы выберите прошивку, ищите совместимый с ней полетный контроллер.

Расположение элементов

Расположение контактов и разъемов влияет на простоту сборки.

Многие пилоты смотрят только на технические характеристики полетных контроллеров и упускают важность дизайна/компоновки элементов.

Хорошие пример — CLRacing F7 и Kakute F7. Два отличных полётника, с уверенностью могу их порекомендовать, но глядя только на компоновку скажу, что CLRacing F7 однозначно выигрывает, все контактные площадки расположены по краям платы и сгруппированы по выполняемым функциям. Контакты на Kakute скучкованы, в результате легко получить комок проводов.

Это дело вкуса, а он у всех разный.

Регуляторы скорости «4-в-1» и пк «всё-в-одном»

Сейчас регуляторами «4-в-1» никого не удивишь, и часто они разработаны для сборки в стек с конкретным полетным контроллером и в этом случае они играют роль PDB. Разъемы и схемы соединений не стандартизированы, так что перед покупкой убедитесь в совместимости ПК и таких регулей.

Можно ли использовать полетный контроллер типа «всё-в-одном» с регуляторами «4-в-1»? Да, можно, но мы не рекомендуем.

ПК «все-в-одном» лучше использовать с 4 отдельными регуляторами.

Обычный полетный контроллер лучше совмещать с PDB и отдельными регуляторами или с регуляторами «4-в-1».

Типы разъемов

Три основных типа разъемов на полетных контроллерах:

  • Пластиковые разъемы типа JST
  • Контактные площадки («пятаки») для пайки проводов
  • Сквозные отверстия

Пластиковые разъемы менее надежны, но при этом позволяют быстро отключать/подключать кабели. Контактные площадки более крепкие, но есть риск их перегреть при пайке, и тогда они отслоятся от платы. Наиболее универсальный вариант — сквозные отверстия: можно припаять провода или штыревые разъемы.

Управление камерой

Позволяет настраивать курсовую камеру прямо с аппы и через Betaflight OSD.

Формат крепежа

В данном случае подразумевается расстояние между монтажными отверстиями в плате полетного контроллера. Обычно это 30,5 х 30,5 мм, 20 х 20 мм или 16 х 16 мм. Формат крепежа определяет как размеры платы, так и размеры модели. В коптерах с 5″ пропами обычно используются ПК с крепежом 30,5 х 30,5, в более мелких коптерах — 20 х 20 мм. Формат 16 х 16 мм набирает популярность в классе коптеров с диагональю до 100 мм.

Число последовательных портов

Помимо увеличения вычислительных мощностей и преимуществ looptime, серия F3 предоставляет больше последовательных портов (UART).

Такие вещи как MinimOSD, SBUS, SmartPort telemetry, Blackbox (при использовании openlog и SD карты), подключение к компу по USB, GPS и т.д. используют последовательные порты.

На контроллерах с F1, таких как Naze32, у нас было только 2 порта. Немного раздражало то, что не получалось использовать blackbox, Sbus и MinimOSD одновременно, а это мой обычный конфиг. Платы на F3 имеют 3 порта.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector