Как настроить OSD Betaflight — Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

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 2023). 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 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.

Микроконтроллер	Тактовая частота	Число последовательных портов (UART) в ПК	Объем флеш-памяти*
F1 (STM32F103CBT6)	72 МГц	2	128KB
F3 (STM32F303CCT6)	72 МГц	3	256KB
F4 (STM32F405RGT6)	168 МГц	3	1MB
F7 (STM32F745VG)	216 МГц	8	1MB

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 vcp

Самые новые и современные полетные контроллеры в качестве соединяющего порта полетный контроллер<=>компьютер используют тип VCP, то есть виртуальный COM-порт и режим DFU.

Во вкладке PORTS конфигуратора будет строчка USB VCP с включенным MSP. Преимущество в том, что такой тип порта не использует UART1 для соединения по USB, поэтому он освобождается и можно не беспокоиться, что к нему во время соединения будет подключена другая периферия.

Прежде, чем начать такие опыты, убедитесь, что USB нельзя отремонтировать, может все таки получится?

Если у вас полетный контроллер на базе F3 или NAZE32, значит он использует тип СР2102 и к нему можно подключиться с помощью FTDI-адаптера через порт UART1 вот таким способом:

Если у вас совсем новый и современный полетный контроллер, то скорее всего он работает через VCP, а это значит, через физический порт UART отключен для обмена данных по USB.

Для подключения, нужно попытаться включить UART1 для USB-соединения (MSP), только с таким условием получится подключить FTDI-адаптер.

Один из способов включить UART для USB — прошить старой или другой прошивкой, где UART1 будет по умолчанию включен для MSP USB. После этого уже можно будет подключить адаптер к UART1.

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.

Betaflight osd против minimosd (mwosd)

Betaflight OSD проще и лучше, чем MinimOSD:

• Первое — это уже интегрированный чип в полетный контроллер, не надо ничего паять и соединять, в то время как MinimOSD это отдельная плата, к которой нужно припаивать все компоненты квадрокоптера, такие как ПК, камера, видеопередатчик и так далее, смотря какие датчики вы будете использовать еще. Кроме того, нужен программатор, чтобы прошить этот модуль через компьютер.
• Преимущества Betaflight OSD: простая настройка, так как все уже интегрировано. Настройка происходит в графическом интерфейсе Betaflight. Не нужно ничего припаивать, прошивать, не нужен программатор и сторонние прошивки модуля.
• Betaflight OSD не занимает порт UART, так как обычно подключен к SPI BUS.

Хотя сейчас MinimOSD уже довольно хорошо развит и тоже имеет графическую оболочку и схожие характеристики.

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.

Low pass

Фильтры

Как показывает предыдущий график — сигнал от гироскопа содержит информацию от 0 Гц до 1000 Гц, но нас интересует только диапазон 0-80 Гц, поскольку это фактическое движение квадрокоптера, о котором должен знать PID-контроллер. Таким образом, нам нужно решение для фильтрации, чтобы позволить низким частотам проходить через PID-контроллер, в то же время ослабляя высокие частоты, и для этого мы можем использовать фильтр Low Pass (Низких частот).

Фильтры нижних частот пропускают низкочастотный сигнал и ослабляют высокие частоты, которые в основном являются просто шумом.

Устанавливается частота среза, и контроллер просто уменьшает сигналы выше этой частоты. Кривая затухания позволяет не срезать все под чистую, а чем выше частота шума, тем сильней происходит его затухание, плавно.

Часто пилоты допускают ошибку устанавливая такой фильтр на той же частоте, что и видимый шум. Например на 200Hz. Поскольку фильтр плавно ослабляет шум, установка такого фильтра не даст особого результата. Фильтр стоит устанавливать на более низкие частоты. Возможно, даже на 80Hz.

Чем ниже вы устанавливаете такой фильтр, тем больше фильтрации происходит

Устанавливая фильтрацию, следует помнить об одной простой вещи. Чем больше фильтрации тем больше задержка. Понятное дело, что она в миллисекундах и не значительная, но для PID-контроллера это критично. Так как он начнет реагировать на события позже, а это значит, что он будет пытаться выровнять квадракоптер в прошлом 🙂

Mems гироскоп

У каждого квадрокоптера есть FC — Flight Controller, который по сути является мозгами. На этих контроллерах так же присутствует цифровой чип, который часто называют gyro — гироскоп. Это сенсор, который чувствует движение. Он содержит в себе маленькое электро-механическое устройство, которое так и называется — MEMS (Micro Electro Mechanical System).

Внутри этого устройства расположены механически резонирующие «вилки». Эти вилки, расположены по всем трем осям (pitch, roll, yaw) и двигаясь (механическая часть) создают флуктуации вольтажа (электрическая часть).

Флуктуации (колебания) вольтажа, по факту являются аналоговыми волнами, которые преобразуются в цифровую информацию для обработки полетным контроллером. Когда мы говорим 8k gyro, это значит, что 8000 раз в секунду, аналоговый сигнал превращается в цифровой и обрабатывается контроллером, прошивкой, в данном случае Betaflight.

Pid controller

PID Controller — это такая система которая корректирует позицию квадрокоптера согласно стикам (вашему управлению) или заданного положения (ну, что бы его не колбасило). PID настраивается за счет 3х параметров — P, I и D. К сожалению в этой статье мы не будем детально рассматривать настройку PID. Если вы пилот, то уже знаете, а если новичок, но на эту тему будет отдельная статья.

Эта система хорошо работает, когда количество шумов минимальна, иначе мы можем столкнуться с такими проблемами как осцилляция (вибрации) или перегрев моторов.

D term в PID контроллере имеет особенно отношение к шуму. D сглаживает быстрые движения, но вычисление D в PID контроллере значительно усиливает шум в сигнале. Это означает, что шум от гироскопа существенно усиливается значением D term и поэтому мы фильтруем в двух местах — гироскоп и D.

В качестве примера такого приумножения покажу вам такие вот логи:Первый график — гироскопВторой график — PIDТретий — моторы

(это нормальные пропеллеры, с немного уменьшенной фильтрацией)


(Как видите вибрации от плохих пропеллеров усиливаются на этапе PID контроллера, что ведет к излишнему напрягу моторов, их буквально колбасит)

Скрины из — Blackbox Explorer.

Rpm filter

Так вот, собственно, что новое я стал использовать, так это RPM фильтрацию. Она работает за счет двухстороннего протокола DSHOT который позволяет полетному контроллеру узнать точное количество оборотов конкретного мотора. И уже на основании этих данных применяется фильтрация.

(Ваш ESC должен поддерживать двухсторонний DHSOT)

Прошивка на ESC, от 3.7

Если моторы греются, то это проблема. Горячие моторы могут быть признаком того, что на моторы попадает много шума и они пытаются реагировать на вибрации так часто, что начинает выделяться тепло.

Греться моторы могут по ряду причин, старая рама, погнутые колокола у моторов, нарушенная балансировка, лишние прибомбасы на вашем коптере.

Конечно лучше иметь, как говорят clean build, и что бы все было новое, но можно сперва попробовать настроить фильтрацию.

Для начала можно начать с увеличения фильтрации D, делать шаги в 20 Hz. Проверяйте температуру после каждого такого шага и найдите свой оптимальный диапазон.

А искать его следует между температурой моторов и вибрациями. Как было сказано выше, хоть и фильтрация призвана уменьшить количество шума, она может накладывать некоторые задержки и PID контроллер может не успевать. И как бы это смешно не было, вызывать вибрации. Но эти вибрации не относятся к пропвош. Это уже просто неэффективная работа PID.

В последних версиях Betaflight есть ползунки, пробуйте не менять значения самих фильтров, а попробуйте использовать эти «мастер» ползунки.

На текущий момент у меня такие настройки с включенным RPM фильтром, возможно я попытаюсь уменьшить фильтрацию еще больше:

Вкладка blackbox

Blackbox — это «чёрный ящик» квадрокоптера. Нужен для диагностики, более точной настройки PID, а также чтобы можно было наложить инфографику на полётное видео (как

). Данные пишутся на внешний логгер или, если того позволяет объём памяти, на внутреннюю память ПК. Например, у Naze32 Acro её недостаточно, а у Naze32 Deluxe и SPRacingF3 Acro — хватает, хотя и не намного. При настройках по умолчанию, на 2Мб памяти можно записать данные полёта продолжительностью 3-4 минуты, что весьма мало.

Усугубляет ситуацию то, что реализовать запись «по кругу», как в автомобильных регистраторах, здесь невозможно из-за низкой скорости чтения/записи памяти. Единственный вариант — уменьшить в несколько раз скорость записи. Для диагностики такие данные уже будут малопригодны, а для видео — самое то. В этой вкладке я сделал следующее:

Как я уже писал выше, логгирование запускается тем же тумблером на аппаратуре, что и арминг, чтобы запись начиналась при старте моторов. Подробнее о работе и настройках Blackbox можно почитать в мануале. Также несколько полезных ссылок по теме:

Вкладка cli

CLI — это консоль, через которую можно менять уже более продвинутые настройки, а также делать резервную копию всех настроек. Я сделал следующее:

set small_angle = 180 # Включить возможность армить моторы даже в перевёрнутом состоянииset vbat_pid_compensation = ON # Включить компенсацию PID при разрядке батареиsave # Сохранить настройки

Также в Betaflight есть очень полезная возможность подключения к OSD через ПК. Теперь можно запрятать эту платку подальше, не беспокоясь, что к ней может понадобиться подключиться. Для подключения к плате OSD через ПК необходимо подключить батарею к квадрокоптеру, затем набрать в CLI команду serialpassthrough с необходимыми параметрами, затем отключить (Disconnect)

serialpassthrough 1 115200

На этом настройка полётного контроллера закончена.

Вкладка configuration

1. Раздел ESC/Motor Features

Протокол регуляторов скорости (регуляторов оборотов) — посмотрите на характеристики вашего оборудования, какие протоколы оно поддерживает. Рекомендуется использовать DShot. Обычно регуляторы с прошивкой BLHeli_S поддерживают DShot300 или DShot600, а с прошивкой BLHeli_32 — даже DShot1200.

Дополнительная информация: протоколы и прошивки для регуляторов скорости.

Рекомендую отключить параметр «MOTOR_STOP«, иначе вы не сможете определить армлен коптер или нет.

Остальные параметры можно не трогать и оставить значения по умолчанию.

2. Раздел System Configuration

Looptime — время цикла, с этой частотой полетный контроллер рассчитывает полетные параметры, значение зависит от возможностей процессора, на шумных коптерах я предпочитаю использовать довольно низкую частоту 2 кГц, а на качественных коптерах — частоту повыше — 8 кГц. В любом случае, для начала подойдет и 2 кГц.

Gyro Sampling Rate — частота опроса гироскопов, обычно совпадает с looptime, хотя некоторые предпочитают поставить удвоенную частоту looptime. Можете поставить 4 кГц и looptime 2 кГц.

Потом поэкспериментируете и выберете наиболее подходящие значения, жестких правил по их выбору нет.

При смене значений этих параметров обратите внимание на CPU load (загрузка процессора) внизу экрана, старайтесь держать это значение меньше 30%. Если значение будет выше, то полетный контроллер может работать нестабильно.

Accelerometer — можно отключить, это высвободит немного процессорных ресурсов, но тогда вы не сможете использовать режимы Angle и Horizon, а 3Д модель на вкладке Setup перестанет двигаться. Еще одна причина по которой отключают эту функцию — чтобы избежать проблем при арминге коптера, если он сильно наклонен.

Отключите Barometer и Magnetometer, они нам не нужны, т.к. мы летаем на миникоптере.

3. Раздел Personalization

Craft name — название коптера, это значение будет отображаться на экране при помощи Betaflight OSD.

4. Раздел Receiver

Если у вас приемник SBUS, IBUS или Spektrum Satellite, тогда выбирайте «Serial-based receiver» в выпадающем списке «Receiver Mode». В параметре Serial Receiver Provider нужно выбрать SBUS, т.к. у нас приемник FrSky.

Если приемник использует PPM, тогда выберите PPM RX Input в списке Receiver Mode.

5. Раздел Other Features

Обычно я включаю нижеуказанные функции Betaflight. Если вы не уверены в том, нужны ли они, просто оставьте значения по умолчанию, они не помешают первому полету.

• Anti-Gravity
• Dynamic Filter
• Telemetry (чтобы работала SmartPort телеметрия)
• OSD (если ваш ПК поддерживает Betaflight OSD)

Нажмите Save & Reboot.

Вкладка failsafe

C failsafe всё оказалось несколько сложнее, чем мне виделось ранее. На профильных форумах иногда встречаются холивары на тему «где лучше настраивать failsafe: на приёмнике или на ПК?» На самом деле, правильно это вопрос звучит так: «где лучше настраивать failsafe: только на приёмнике или на приёмнике и на ПК?»

Настраивать failsafe на приёмнике необходимо в любом случае. Здесь надо сделать важное уточнение, что речь идёт о приёмнике Frsky D4R-II, работающем по протоколу PPM. У приёмников с S.Bus failsafe настраивается иначе.

У Frsky D4R-II есть три варианта поведения при потере сигнала от передатчика:

По умолчанию в Frsky D4R-II установлен режим Hold Last Position, который способствует улёту аппарата в далёкие дали. Так что если использовать failsafe только на приёмнике, надо настраивать режим Pre-set Positions. Другое дело, что failsafe активируется даже при кратковременной потере сигнала.

Будет очень неприятно, если сигнал через долю секунды восстановиться, а квадрокоптер уже задизармил моторы и падает вниз. Ситуацию может улучшить настройка failsafe на ПК, так как там этот режим имеет задержку срабатывания, что служит фильтром от кратковременных потерь сигнала.

Кроме того, там есть настраиваемый сценарий, согласно которому квадрокоптер будет себя вести в случае активации failsafe. Например, можно включить режим со стабилизацией и попытаться более-менее мягко сесть или вообще активизировать RTH, если он есть.

Нюанс в том, что, если на приёмнике установлен режим Pre-set Positions или Hold Last Position, то ПК даже не узнает, что произошла потеря сигнала. Таким образом, failsafe на ПК можно использовать лишь в том случае, если на приёмнике установлен режим No Pulse. На Frsky D4R-II он устанавливается кратковременным (менее 1 сек) нажатием на кнопку failsafe

при выключенном передатчике

На вкладке Failsafe Betaflight Configurator`а я сделал следующее:

Вкладка modes

Повесил на переключатели арминг моторов и Blackbox (AUX1), активацию полётного режима Horizon (AUX2) и включение пищалки (AUX3).

Отдельно хочется сказать про AIRMODE. Изначально он был уникальной «фишкой» Betaflight, но в какой-то момент стал так популярен, что Boris B поделился им с авторами Cleanflight и сейчас данный режим доступен и там тоже.

Несмотря на то, что AIRMODE отображается как отдельный режим полёта — это скорее дополнительная опция, а не полноценный режим. Он позволяет квадрокоптеру удерживать заданный угол даже при минимальном газе. Именно поэтому не рекомендуется использовать AIRMODE вместе с режимами со стабилизацией.

Кроме того, приземление с AIRMODE тоже процесс непростой: квадрокоптер начинает прыгать, как лягушка. Опытные пилоты предпочитают просто «ронять» квадрокоптер, выключая моторы в паре десятков сантиметров над землёй. Кстати, если у вас включена остановка моторов при нулевом газе (опция MOTOR_STOP во вкладке Configuration) и одновременно с этим работает AIRMODE, то остановки моторов не будет, так как AIRMODE имеет более высокий приоритет.

В Betaflight версии 2.8.1 появилась новая возможность: можно включить AIRMODE в фоновом режиме (что-то вроде пассивного перка в играх) и тогда он активен всегда и не будет отображаться во вкладке Modes, либо, как и ранее, повесить его включение на какой-либо канал. Делается это в «Other Features» вкладки Configuration.

У себя я не стал включать AIRMODE в фоновом режиме, так как использую ещё режим со стабилизацией HORIZON. Таким образом, у меня на AUX1 два полётных режима: HORIZON (для полётов со стабилизацией и посадки) и ACRO AIRMODE.

Вкладка motors

Проверим порядок моторов:

• мотор 1 — сзади справа
• мотор 2 — спереди справа
• мотор 3 — сзади слева
• мотор 4 — спереди слева

Если у вас другой порядок моторов, тогда его нужно поменять при помощи переназначения ресурсов (Resource Remapping).

Подробная инструкция по переназначению ресурсов

Теперь проверьте направление вращения моторов, его можно поменять в BLHeliSuite.

Инструкция: подключаем BLHeliSuite (конфигуратор для регуляторов скорости) через полетный контроллер

Вкладка receiver

Тут мы проверяем, что приемник работает правильно.

Включаем аппаратуру управления и приемник, двигаем стики по одному и наблюдаем как меняются значения в соответствующих каналах. Если меняются не те каналы, тогда нужно поменять их порядок в параметре «Channel Map«.

Если ни один из каналов не работает, тогда начинаем искать проблему:

• приемник привязан к передатчику (забинден)? На приемнике должен гореть зеленый светодиод
• приемник правильно подключен/припаян к полетному контроллеру?
• уверены, что Serial RX включили на нужном порту?
• уверены, что правильно выбрали протокол?

После того как убедитесь, что все каналы работают правильно, проверьте значения в средних и крайних точках в первых четырех каналах (Pitch, Roll, Yaw, Throttle, т.е. тангаж, крен, рысканье и газ). В центральном положении эти каналы должны иметь значение 1500, а крайние значения 1000 и 2000.

Если у вас другие значения, тогда читайте вот это руководство по настройке центральных и конечных точек.

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:

IMU	Способ подключения, шины	Макс. частота сэмплирования
MPU6000	SPI, i2c	8K
MPU6050	i2c	4K
MPU6500	SPI, i2c	32K
MPU9150*	i2c	4K
MPU9250*	SPI, i2c	32K
ICM20602	SPI, i2c	32K
ICM20608	SPI, i2c	32K
ICM20689	SPI, i2c	32K

* 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.

Зачем нужен gps на квадрокоптере?

При помощи OSD можно отобразить довольно много полезной информации, включая текущие координаты (широту и долготу), расстояние до дома, скорость, высоту и направление в сторону дома. Последние известные GPS координаты могут помощь вам найти коптер в случае аварии.

Если вы используете телеметрию с приемников типа X4R или R-XSR, то даже сможете посылать в реальном времени координаты на Taranis. Это еще больше упрощает поиск потерянного коптера.

Для функций «возврат домой» (Return to Home, RTH) и «удержание позиции» (Position Hold) обязательно нужен GPS модуль. В новой версии Betaflight есть режим «Rescue Mode» (режим спасения), который очень похож на RTH. Этот режим активируется при потере сигнала (или в ручном режиме) и позволяет вернуть коптер к точке старта.

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.

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 2023) — 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.

Какой gps модуль лучше купить?

Из-за ограничений на размер и вес, брать нужно компактный модуль. Рекомендую BN-220, т.к. он работает что называется «прямо из коробки».

Купить BN-220

Ещё один вариант — BN-880, он крупнее, но зато имеет встроенный компас. Этот модуль популярен на более крупных моделях.

Купить BN-880

Важно выбрать модель с новым чипом — M8N, а не со старым типа M7N. M8N быстрее найдет спутники, т.к. может одновременно использовать две системы, GPS/ГЛОНАСС. Благодаря этому число видимых спутников практически удваивается.

Большинство модулей продается уже настроенными, достаточно просто подключить их к полетному контроллеру. Однако, если вы хотите «поиграться» с настройками, то можете подключить плату к компьютеру через USB-UART адаптер и воспользоваться программой U-Center

Меню встроенное в betaflight osd

Для включения меню нужно сдвинуть стики:

• Газ посередине
• Разворот влево (yaw left)
• Наклон вперед (pitch forward)

При работе в меню газ должен оставаться в центральном положении.

По меню можно передвигаться при помощи тангажа (pitch), крен (roll) для выбора параметра. Смена значений также при помощи крена (roll).

Меню позволяет изменить огромное число параметров, таких как: PID, PID profile, rate, rate profile, filter и т.д. С каждой новой версией меню становится все лучше и лучше, добавляются новые опции. Большинство пунктов меню не требует объяснений, конечно если вы знакомы с Betaflight GUI.

Однако не все параметры Betaflight можно поменять через OSD, некоторые можно менять только на компьютере, например, d_lowpass_type.

После того, как вы изменили необходимые параметры, убедитесь, что сохранили их вернувшись в главное меню и выбрав последний пукнт: «Save & Reboot».

Настраиваем gps в betaflight

На вкладке Ports в столбце Sensor Input выбираем GPS. В моем примере это UART6. Скорость оставляем по умолчанию (57600).

Переходим на вкладку Configuration:

• Включаем GPS
• Выбираем протокол UBLOX или NMEA. Обычно это UBLOX, старые модули работают с NMEA
• Включаем автонастройку (Auto Config)
• Сохраняем настройки и перезагружаемся (кнопка Save and Reboot)

Если все подключено и настроено правильно, то на вкладке Setup вы увидите блок данных GPS.

Теперь нужно подождать пока найдутся спутники (3D fix, т.е. минимум 4 спутника). Этот процесс может занять несколько минут.

Когда он закончится, на модуле BN-220 замигает красный светодиод (вместе с мигающим синим, который означает наличие связи). Теперь в разделе GPS можно будет увидеть дополнительную информацию: 3D Fix = True, и текущие координаты.

Чтобы спутники нашлись быстрее, нужно выйти на улицу, или перенести модуль как можно ближе к окну и направить верхнюю часть (антенну) на небо.

Есть два способа отображения данных GPS: через Betaflight OSD и через телеметрию в аппаратуре управления.

Если вы не знакомы с Betaflight OSD, тогда читайте наше руководство. На экране можно показать: координаты; расстояние и направление в сторону дома, ну и многое другое.

Еще одна полезная вещь — можно настроить Taranis на отображение текущих координат коптера получаемых через телеметрию (SmartPort или CrossFire). Если вы упадете, то на экране будете видеть последние известные координаты модели.

Для этого включите коптер, в Таранисе перейдите на страницу телеметрии и выберите «Discover new sensors» (найти новые датчики). После этого должны появиться новые данные, включая координаты GPS.

Настройка передатчика

Передатчик (он же “пульт») каждый пилот настраивает индивидуально: таймеры, миксы, голосовые уведомления и прочее. Единственная вещь, сделать которую крайне желательно, это проверить минимальные, средние и максимальные значения стиков управления в конфигураторе.

Делается это во вкладке Reciever. Идеальные значения составляют 1000 — 1500 — 2000. В моём случае они составляли 996 — 1508 — 2020, что не очень хорошо. Во-первых, «выпадения» за пределы диапазона (значения менее 1000 и более 2000) плохи сами по себе.

Во-вторых, центральное положение, отличное от 1500, будет восприниматься ПК, как лёгкое подруливание, которое он будет отрабатывать и квадрокоптер постоянно будет сносить в какую-то сторону. Словом, имеет смысл повозиться и настроить «как надо».Как настроить эти значения на передатчике Taranis, показано здесь.

У меня Turnigy 9XR PRO, там это делается в пункте Limits. Также можно выполнить настройку через программу eePskye (вкладка Limits), но это неудобно, так как результат сразу не видно в Betaflight Configurator. Сделать это необходимо для каждого из четырёх каналов управления.

После настройки центральные значения максимально приблизились к 1500, но у меня они начали «прыгать» примерно на 5 единиц в одну или другую сторону. Не знаю, с чем это связано, вероятно, значения пульта являются пограничными для ПК и после их округления получается такой эффект.

set deadband = 6

Значение может быть от 0 до 32 и с его повышением чувствительность управления снижается. Управление становится более мягким. Надо понимать, что после определённого порога мягкость превратится в ватность, поэтому для себя я выбирал минимальное значение, при котором дёрганья исчезли.На этом всё, удачных полётов!

Настройка betaflight osd

Настройка Бетафлайт ОСД очень простая, далее я расскажу как и что настроить.

Сначала убедитесь, что у вас последняя прошивка у контроллера полета, так как OSD поддерживается в прошивках Betaflight V3.1 и новее.

Если в вашем полетнике уже интегрирован OSD чип, просто подсоедините камеру и видеопередатчик в соответствующие порты.

Ниже пример, как подсоединить камеру и передатчик к полетному контроллеру DYS F4 Pro FC, камера коннектится к «Vin», а передатчик к «Vout»:

Теперь подсоединитесь к Betaflight Configurator, перейдите во вкладку Configuration и включите OSD:

После этого перейдите во вкладку OSD, чтобы приступить к настройке:

Что может быть проще этого интерфейса? Просто включайте и выключайте нужные для отображения данные.

Video Format — выберите PAL или NTSC, в зависимости от того, в каком режиме работает ваше FPV камера. Если вы не знаете, в каком режиме работает камера, поставьте AUTO, программа сама выберет нужный формат для работы камеры.

Важная информация: если экран предварительного просмотра в режиме PAL или AUTO, а ваша камера работает в NTSC, данные которые показываются внизу экрана, будут обрезаться, это особенность данного формата, у него более короткий кадр. При использовании формата AUTO, лучше располагать нужные вам данные на середине экрана.

В блоке «Alarm» можно настроить значения RSSI, емкость аккумулятора, время предварительного полета (секундомер) и высоту. Как только данные начнут соответствовать этим цифрам, они начнут мигать на экране шлема или очков.

В окне пред.просмотра можно перетаскивать отображаемые данные как угодно, но не ставьте их слишком близко к краям, потому что они потом могут обрезаться.

Я расположил на экране такую информацию:

• Отображение напряжения аккумулятора
• Время полета (секундомер)
• Имя (своё))
• Значения газа
• Сколько дрон потребляет тока
• Сколько тратится емкости аккумулятора mAh

О полетном контроллере

F4 Pro — это обновленная версия CrazyBee F3 Pro, в котором установлен новый микропроцессор STM32F411 (был STM32F303), а также добавлен дополнительный порт UART и теперь их у полетного контроллера целых 2. 

Плата имеет инвертированный и неинвертированный вход RX1. Продавать полетный контроллер CrazyBee F4 Pro будет в 4 вариантах:

Также, во всех версиях есть зуммер (пищалка).

Плата CrazyBee F4 Pro была представлена в Trashcan 2S brushless whoop (микро дрон), а также в новом квадрокоптере Mobula 7. Поддержка платы начинается с версии Betaflight 3.5.5.

Недавно появилась обновленная версия полетного контроллера Crazybee F4 PRO V2.0, поддерживающего вход аккумулятора 1S-3S. Этот FC будет включен в квадрокоптер Mobula7 HD.

Также есть еще одна обновленная версия Carzybee. Итого получается, что есть 3 версии этого полетного контроллера:

Вот чем они отличаются:

1. V1.0 может работать только с 1-2 Lipo / LiHV, а V2.0 может работать с 1-3 Lipo / LiHV.
2. V2.0 использует большие кнопки привязки и загрузки, панель BAT / GND изменена на «сквозное отверстие».
3. V2.1 изменил регулятор напряжения и теперь поддерживает только 2-3S Lipo. Также подключение камеры / VTX теперь осуществляется через 5-контактный разъем SH1.0 вместо паяльных площадок.

Обзор betaflight f4

На самом деле мне очень понравился обновленный контроллер, он может дать все что нужно пилоту в плане функций, которые настраиваются в Betaflight конфигураторе.

Стильный дизайн и хорошая пайка: все элементы качественно пропаяны, так как сама плата очень прочная, 6-ти слойная, такая сможет выдержать большие нагрузки и токи. При цене в 2000 рублей, этот контроллер дает возможности контроллеров за 3-4 тысячи.

Единственным недостатком я считаю то, что регуляторы подключаются снизу контроллера и могут возникнуть проблемы с подступами к этой части контроллера, особенно это будет трудно сделать, если контроллер уже будет установлен на раму. Отмерьте провода до регуляторов, припаяйте и потом уже устанавливайте полетник на раму.

Еще один недостаток, но он просто визуальный — остатки от перемычек плат, т.е. заготовку из текстолита разрезают между собой и остаются вот такие заусенцы:

Эта реликвия все еще устанавливается на платах, в том числе и на нашей новой F4. Это индуктор. К тому же, его криво припаяли:

Хоть это и не влияет на функциональность, но это наводит на мысли, что производитель может так некачественно относиться и к другим компонентам контроллера и кто знает, в какой момент это может всплыть.

Обзор полетного контроллера akk f4

Полетный контролер AKK F4 это разработка фирмы AKK Technology. Этот полетный контроллер разработан на базе процессора STM32F405RGT6, вы можете использовать его с прошивками BetaFlight и iNav.

Давайте посмотрим, что же из себя представляют эти «мозги для квадрокоптера».

Приходит AKK F4 в антистатическом пакете, сама печатная плата контроллера представляет из себя квадрат со стороной 36 мм. По ее углам расположены омедненные крепежные отверстия, центры которых удалены друг от друга на 30,5 мм. Весит контроллер всего 5,6 грамм.

На верхней стороне печатной платы AKK F4 установлены: микроконтроллер STM32F405, датчик движения MPU6000, выполняющий функцию гироскопа и акселерометра, гальванометр, кнопка аварийной перезагрузки и пара разъемов внешних портов (micro USB, DSM2).

На нижней стороне находятся OSD процессор AT7456E, преобразователь напряжения (BEC) и разъем PWM. По краям платы размещены монтажные отверстия, через которые можно подключить зуммер, ESC, OSD видео, внешние светодиоды и прочие периферийные элементы. Состав более дорогих комплектаций расширен за счет установки слота для карт памяти MicroSD и замены части монтажных отверстий дополнительными разъемами.

Схема расстановки элементов и назначение разъемов взята с офицального сайта производителя полетного контроллера AKK F4.

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 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.

Прошивка полётного контроллера

На этом этапе я застрял дольше всего, так как были проблемы с прошивкой. Оказалось, первый раз шить надо обязательно с замыканием boot-контактов (как в этом видео). Кстати, иногда бывает, что ПК защищён от записи и невозможно прошить новую прошивку. Вот инструкция, как это исправить.

Пожалуй, самой популярной прошивкой на сегодняшний день, вполне заслуженно, является Cleanflight. После её установки достоточно только настроить протокол приёмника и квадрокоптер уже может вполне сносно лететь. Для настройки используется удобная графическая оболочка Cleanflight Configurator.

Благодаря открытому коду прошивки, у неё есть несколько ответвлений (форков). Самым интересным из них является Betaflight от человека под ником Boris B. Прошивка очень динамично развивается и некоторые её «фичи» потом переходят в «родительский» Cleanflight (например, полётный режим Airmode).

Минусом Betaflight является то, что релизы выходят достаточно часто, а стабильность их не всегда высока. Кстати, эта причина на несколько недель задержала написание данной статьи. На момент завершения сборки квадрокоптера как раз вышла версия 2.8.0, которая имела пару ошибок и отличалась недружелюбными дефолтными настройками.

Очень быстро появилась исправленная версия 2.8.1 RC1, но опыт работы программистом подсказал мне, что лучше подождать релиза. Я не прогадал, так как одновременно с релизом версии 2.8.1, появился и Betaflight Configurator. Можно сказать, что это новый этап в истории данной прошивки.

Дело в том, что по мере своего развития Betaflight всё больше и больше отдалялся от Cleanflight и конфигуратор последнего становился всё более и более бесполезным, так как основная часть настроек всё равно делалась через консоль CLI. Кстати, на момент подготовки этой статьи, уже вышла версия Betaflight под номером 2.9.

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.

Различия

Самое значительное отличие — используемый микроконтроллер (процессор). BEC рассчитан на меньший ток, но, говорят, зато более надежный. Имеется контакт для телеметрии BLHeli32 (RX1 между выходом на мотор и землей). И еще они убрали слот для MicroSD флешки и заменили его на чип памяти.

Однако, как и у многих других ПК на F4 имеется проблема с инвертированием сигнала SmartPort телеметрии. Это небольшая проблема, более того, у нового приемника R-XSR даже имеется специальная контактная площадка.

Вот табличка для сравнения изменений:

	Betaflight F4	Betaflight F3
Процессор	STM32 F405	STM32 F303
IMU (Gyro)	MPU6000	MPU6000
BEC	[email protected]	5V@2A
Телеметрия регуляторов скорости	Да	Нет
Память для Blackbox	Флэшпамять	Micro SD
Цена	$45	$43

Фильтрация

Процесс фильтрации заключается в удалении лишнего шума из сигнала от гироскопа. Но какую часть сигнала от гироскопа мы хотим оставить, а какую отфильтровать?

Честно не могу вам в красках рассказать, но так сложилось, что в бетафлайт, шум, а точней вибрации измеряются в Hz. 1Hz — одна ротация в секунду. Делается это как для простоты визуализации и работы с этими переменными. А еще, турбулентность технически называется «rate of change of rotation» — частота изменения ротации.

Скорость движения квадрокоптера лежит в районе 0-30 Hz. Выше 30Hz до 80Hz у нас находится пропвош (propwash), когда квадрокоптер трясет от турбулентности в собственных потоках. Информация в пределах 0 — 80Hz важна для PID контроллера, поэтому ее мы трогать не будем.

С помощью PIDtoolbox можно рисовать вот такие карты:

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.

Отзывы на akk f4

Полетный контроллер AKK F4 в продаже достаточно давно, так что информации о нем достаточно много. Что радует — практически нет негативных отзывов.

Полетный контроллер имеет Blackbox («черный ящик»), вы можете включить запись всех датчиков и действий ПК,в базовой версии доступно 16 Mbyte для записи логов. Так же можно купить AKK F4 с предустановленным слотом для карты памяти MicroSD, тогда запись логов будет ограниченна только емкостью карты памяти.

AKK F4 обеспечивает все базовые функции, присущие современным контроллерам полета. Наличие нескольких последовательных портов (UART) делает устройство более гибким и удобным в применении. Хорошим удобством для пользователей является кнопка перезагрузки (Boot), теперь не требуется отключать питание для того, что бы перезагрузить полетный контроллер.