Настраиваем телеметрию на FrSky Taranis с приемником D4R II | RCDetails Blog

Configuring the 9xr pro¶

1. Verify that you are running version 211 or later. Navigate to the RadioSetup menu and then select Version. Look at the SVN
   field.

   Telemetry support is substantially improved in revision 218 and
   later.

2. Navigate to ModelSetup menu, then select Protocol. Ensure
   that you have Proto set to XJT, and Type set to D16.

   In older versions of the firmware, you may see PXX instead of
   XJT.

3. Navigate to the ModelSetup menu, then select Telemetry, and
   then again select Telemetry from the popup menu. Ensure that
   UsrProto is set to ArduP (for ArduPlane) or ArduC (for
   ArduCopter), TelemetryComPort (previously FrSkyComPort)
   is 1, and ComPortInvert (previously InvertCom1) is
   off (unchecked).

   If you are using something other than ArduPlane or ArduCopter, you
   can set UsrProto to FrSky. You will get a more basic
   telemetry display that will be missing things like the graphic
   heading indicator, the name of the current flight mode, and so
   forth.

At this point, you should be receiving extended telemetry on your 9XR
Pro. If you navigate to the telemetry home screen (use the up/down
arrows to switch between screens) you should see standard FrSky
telemetry values (such as RSSI, receiver voltage, etc) as well as
extended telemetry, such as flight mode, current measurements, GPS
information, etc.

Frsky

FrSky производят и продают всем известные Taranis. Я думаю, любой пилот как минимум просто слышал о нем. Когда они вышли на рынок с Таранис, то буквально сдули с арены всех производителей. FrSky зарекомендовали себя как качественная и безотказная аппаратура управления с множеством функций и каналов.

Электроника собрана из качественных компонентов, которые выводят мощность передатчика на высокий уровень. Об этом говорит и поддержка сообщества, ведь Taranis — это самая популярная аппаратура у пилотов авиамоделей. Также как и у FlySky — купить запчасти или приемники — не проблема.

FrSky пошли навстречу пилотам дронов и выпустили версию Taranis QX7 с минимальным набором функций, но зато недорогую. К тому же, эта версия выглядит лучше, чем X9D. Для гоночных дронов мы рекомендуем покупать Taranis QX7 из всей линейки FrSky.

Аппаратура этого бренда отлично подходит для модернизации с помощью RF-модулей.

Frsky telemetry — rssi и напряжение аккумулятора

Телеметрия от FrSky имеет впечатляющий список возможностей и способна передавать разные типы данных о полете. Например, мы покажем вам, как настроить прием RSSI (англ, Signal strength indication — уровень принимаемого сигнала), напряжение аккумулятора и как отобразить эти данные на экране передатчика.

Кто-то может задать вопрос: «зачем использовать телеметрию, когда можно подключить пищалку-сирену и OSD?» Ок, сирену бывает сложно услышать на расстоянии. OSD — очень полезная штука, но не помешает еще один механизм для увеличения надежности и безопасности.

Необходимые шаги для настройки телеметрии в D4R-II:

• Подключить пин RX от телеметрии к полетному контроллеру
• Настроить ПК в приложении Betaflight/Cleanflight (запускается через Chrome)
• Настроить Taranis на получение телеметрии

Если хотите, можно модифицировать Таранис и поменять звуки.

Lbt – слушать перед разговором.

Радиомодемы могут использовать режим “слушать перед разговором”, что бы позволить выполнять более широкий спектр
региональных нормативных требований. LBT предоставляет собой систему, в которой радиомодему требуется
время для прослушивания в течении периода времени и его сигнал не видем для других радиомодемов.

Что бы включить LBT в вашем радиомодеме вам необходимо установить порог LBT_RSSI.. Это сила сигнала, что радиомодем считает признаком
того, что канал радиопередачи занят. Если вы установите LBT_RSSI к нулю, то LBT будет отлючена.

Минимальная не нулевая установка равна 25, которая является несколько больше дБ приема чувствительности радио (-121 дБм).
Для настройки LTB_RSSI вы должны знать, что ваш уровень сигнала соответствует местному положению о радиосвязи для LBT.
Каждое приращение в LBT_RSSI выше 25 примерно равна 0.

Кроме того, вы можете использовать эту формулу, что бы получить нужную мощность принимаемого сигнала в дБм:

signal_dBm = (RSSI / 1,9) – 127

Эта формула является приближенной, но достаточна близка. Смотрите спецификацию вашего чипа,
как правило это Si1000 для более точного значения.

Вам нужно будет

Вам нужно будет найти нормативные требования, что бы использовать LBT_RSSI параметр

LBT внедрение в радио 3dr использует минимум слушать время 5 мс, плюс рандомизированы слушать время
в соответствии с европейскими правилами 9.2.2.2.

Mavlink поток

Если вы установите опцию MAVLINK к значению 1 или 2, то радиомодули будут вещать MAVLink кадры.
Протокол MAVlink используется для передачи Ardupilot данные телеметрии к наземной станции.
При использовании кадров MAVLink радиомодули будут пытаться выровнять границы MAVLink пауктов.

Если вы установите значение MAVLink до 2 , то в дополнение к выполнению MAVLink обрамления радио будет искать
RC_OVERRIDE пакеты (используется для джостиков) и будет убеждаться, что эти пакеты будут посланы как можно быстрее. Эта
позиция полезна, если вы используете основаную на джостике контроль полета.

Прошивка радиомодулей будет стараться уместить несколько пакетов MAVLink в один радиопакет, для достяжении максимальной
эффективности. Наибольший размер радиопакета 252 байт.

Прошивка радиомодулей поддерживает как MAVLink 0.9, так и MAVLink 1.0 форматы передачи данных.

Turnigy 9xr pro¶

This section describes how to enable FrSky telemetry on the Turnigy
9XR Pro transmitter.

Аккумулятор

Для выбора аккумулятора нужно знать какой он должен отдавать ток.

На полном ходу двигатели будут “есть” 30А (7,5А * 4 мотора), а электроника примерно 0,45А (10 Ватт). С учетом небольшого запаса округлим минимальный рабочий ток аккумулятора в 35А. Для Li-Po батарей с высокой токоотдачей в 30С минимальная емкость будет равна 1,2 Ач (35/30), а для более легких Li-Po и Li-Ion с токоотдачей в 10С минимальная емкость 3,5 Ач (35/10).

Как вариант, сборка 6S2P из Li-Ion Sony VTC6 с BMS весит примерно 630 г (при емкости 6 Ач). С этим аккумулятором дрон будет весить 2031 г, что больше оптимального на 135 г, но в пределах максимального. Теперь посчитаем на какое время коптер сможет зависнуть при идеальных условиях.

При общем весе в 2031 г на каждый мотор приходится 508 г. Взглянем на характеристики мотора и найдем потребляемый ток при такой тяге. Он примерно будет равен 1,6А. 4 мотора и электроника дадут в сумме 6,85A (1,6 * 4 0,45). С учетом разрядки аккумулятора до 20% получится (6 Ач * 80% / (6,85 A)) = 0,7 часа или 42 минуты.

Аккумулятор и питание передатчика (пульта)

Пульт управления может получать питание 4 разными способами и от этого тоже зависит удобство использования:

1. Батарейки типа «АА». Это самый простой и дешевый вариант запитать пульт управления. Как правило, в пульт их нужно 4 штуки. Долговечность — смотря какие вы купите и как много времени будете использовать пульт. Меняются легко, а запасные много места в рюкзаке не занимают. Можно также использовать перезаряжаемые аккумуляторы (тоже пальчиковые).
2. NiCd или NiMH аккумуляторы. Могут быть разных размеров, так как их обычно стягивают термоусадкой в единую батарею. Недостатком будет малая емкость и эффект памяти — со временем они будут терять емкость и их нужно будет заменять.
3. LiPo аккумуляторы. В пультах LiPo используют маломощные варианты. У них большая емкость, нет эффекта памяти. Одного заряда будет хватать на долгое время. Плюс к этому, такой аккумулятор прослужит долго благодаря бережной эксплуатации.
4. Li-ion аккумуляторы или элементы 18650. Некоторые современные пульты используют такие элементы, они компактные, а запас емкости больше, чем у всех остальных.

Бокс для зарядки

Бокс для зарядки будет сделан из алюминиевого профиля, крепежной фурнитуры и алюминиевых сендвич-панелей. В нем будут установлены роутер, компьютер, погодные датчики и камера с видом на посадочную зону. Я решил сделать покатую крышу из двух створок, чтобы зимой на ней не скапливался снег и не мешал открыванию. Механизм открывания створок до конца еще не продуман, а также не определена система зарядки (нуждаюсь в подсказках).

В следующей статье я расскажу как настроить и запустить дрон через интернет с помощью GUI или командной строки, про варианты систем зарядки из которых я сейчас выбираю, ПО для управления коптером и анализа снимков и почему мой первый полет через интернет продлился так недолго:

Продолжение следует…

Часть 2 про ПО.

Висеть, как вкопанный

Чтобы дрон умел висеть на одном месте и не “плавать”, одного только GPS не достаточно. К сожалению, из-за состояния атмосферы координаты с приемников GPS могут плавать в пределах десятков метров и для сантиметровой точности нужно использовать корректирующие системы

. Эта система использует наземную неподвижную станцию, как эталон отклонений координат, и радиосвязь с бортом, чтобы отправить туда значения этих отклонений. Такая штука обязательно нужна для съемки фотопланов с последующей склейкой в большие карты, а для целей висения на месте я пока ограничусь оптическим датчиком

Работает он по такому же принципу, как и оптическая мышь. В отличие от IR-Lock, он не распознает конкретный образ и в Ardupilot они работают в разных полетных режимах. Изображение с камеры анализируется на смещение 400 раз в секунду, а вычисленные значения смещения могут быть прочитаны контроллером по протоколу I2C. Датчик (

) весит 15 грамм и имеет все необходимое у себя на плате: процессор 168 MHz Cortex M4F CPU (128 64 KB RAM), оптический сенсор 752×480 MT9V034 и 3-х осевой гироскоп L3GD20. Для его нормальной работы также рекомендуется использовать лазерный дальномер, вместо ультразвукового. Хотя на самом модуле предусмотрен разъем как раз для УЗ датчика.

Выбор полетного контроллера

Так как мне нужно транслировать видео и телеметрию через интернет, то сразу приходит на ум поставить на дрон микрокомпьютер с 4G модемом и камерой, и сделать из этого комплекта web-трансляцию. Нашлись вот такие решения:

. Это обычные одноплатники с внешним USB 4G модемом и камерой. Для кодирования и трансляции видео используется

. Но эти штуки сами по себе дроном управлять не умеют, их нужно использовать совместно с полетным контроллером.

Полетный контроллер — это мозг дрона. Он следит за состоянием датчиков положения (гироскоп, акселерометр, компас), GPS-координатами, положением ручек на пульте управления и, исходя из этих данных, управляет моторами, чтобы висеть в одной точке или куда-то лететь.

Полетный контроллер нужно будет как-то связать с бортовым компьютером, чтобы можно было загрузить полетное задание или указать произвольную точку куда лететь и когда включать камеру. В продаже можно найти много разных контроллеров сильно отличающихся друг от друга по цене и функционалу.

С Ardupilot я игрался еще на 8-битных атмегах, в которых не было USB-bootloader’а, а прошивались они на программаторе. С тех пор с ним не сталкивался и был приятно удивлен, когда узнал, что сейчас он может работать на 64-битных компьютерах с Linux, у него огромное сообщество пользователей как хобби, так и профи, длинный список поддерживаемых “из коробки” датчиков и расписанные планы на 2023-2023 годы. За это время он успел перерасти в проект DroneCode, а потом и отсоединиться от него.

На первый взгляд в нем как раз реализованы все необходимые функции: автоматический взлет и посадка, загрузка полетных заданий, есть desktop и мобильные приложения под все основные семейства ОС. Программы управления (GCS — Ground Control Station) общаются с бортовым контроллером короткими сообщениями по открытому протоколу MAVLink через комплект радиомодемов (дрон шлет телеметрию, GCS шлет команды управления). Подозреваю, что эти сообщения получится пустить через интернет.

Взглянем на список поддерживаемых контроллеров и что-нибудь подберем. Вариантов там полтора десятка от мала до велика и с разными характеристиками.

Из всего того многообразия контроллеров мне понравилось несколько вариантов:

Самый легкий комплект (84 г) получается из микрокомпьютера

(9 г), контроллера

(15 г), родного внешнего GNSS модуля (46 г) и дополнительного

(14 г).

Рабочий процессор в этом комплекте один — на Raspberry Pi. На нем висит управление ШИМ регуляторов моторов, считывание показаний датчиков, ОС Linux со всеми потрохами и декодирование видео с камеры. Так как в Pi Zero не предусмотрены USB порты, то в этом варианте приходится использовать внешний концентратор. IMU датчики и вход питания без резервирования.

Следующий комплект (97 г) от гонконгской компании с русскими фамилиями в команде разработчиков — контроллер Emlid Edge (59 г) с GNSS модулем (38 г). GNSS модуль работает по протоколу UAVCAN и дополнительно оснащен магнитометром и датчиком воздушного давления. За ШИМ здесь отвечает отдельный процессор ARM Cortex-M3, ОС Linux крутится на основном ARM Cortex-A53 quad-core.

В контроллере имеется HDMI видеовход, что позволяет подключить к нему напрямую любую камеру с таким выходом, например GoPro 4 или 5. Относительно высокая стоимость объясняется дальнобойными wifi-приемопередатчиками в комплекте (до 2 км с трансляцией HD-видео).

Следующий вариант (98 г) состоит из знаменитого микрокомпьютера Raspberry Pi 3 (45 г) с контроллером-шилдом Navio 2 (23 г) от той же Emlid и внешней GNSS-антенны (30 г). На контроллере стоит отдельный процессор Cortex-M3 для управления ШИМ на 14 каналах и расшифровки входящих SBUS и PPM сигналов от приемника. Он, в свою очередь, управляется через драйвер в ядре ОС Linux, которая крутится на Raspberry.

Контроллер оснащен парой раздельных IMU датчиков (акселерометр, гироскоп, магнитометр) MPU9250 и LSM9DS1, одним датчиком воздушного давления и GNSS-модулем U-blox NEO-M8N, который видит GPS, Глонасс и BeiDou с внешней антенной через разъем MCX.

Выбор приемника

Следующим этапом будет выбор приемника. Помните, что как только вы выбрали пульт без многопротокольного модуля, вы привязываетесь к этому бренду и приемники должны быть этой же фирмы. Ниже написано о некоторых параметрах, на которые стоит обращать внимание при покупке приемников:

• Размер. Меньше не значит хуже. При выборе радиоприемников следует делать выбор в пользу маленьких и компактных. Это меньший вес и занимаемое пространство, а работать будет также, как и большой. Большие приемники просто не поместятся в большинство сборок мини квадрокоптеров.
• Поддерживает ли приемник SERIAL протоколы, такие как “SBUS”, “SRXL” и “IBUS”. С такими протоколами гораздо легче и проще выполнить соединение с полетным контроллером.
• Антенны. Если антенны 2, то это хорошо, так как от этого увеличивается диапазон покрытия и приемник лучше будет принимать сигнал у препятствий.
• Длина антенн. Чем длиннее, тем лучше. Это связано с тем, что карбон (рама) не пропускает радиоволны, поэтому антенны нужно выносить за пределы рам для лучшего принятия сигнала.
• Цена. Приемники для некоторых систем неадекватно дорогие.

Использование at команд

Радиомодемы поддерживают вариант AT команд модема Hayes для конфигурациии.

Если открыть порт радиомодема в терминале, вы можете ввести радио в АТ режим введя последовательность ” “.

При входе в АТ режим вы получите ответ “ОК” от радиомодуля и он перестанет отображать данные , передаваемые
из другого радиомодуля.

В командном режиме АТ вы можете дать команду управления АТ локальному радиомодему или (если успешно подключены)
вы можете использовать команды “RT” что бы управлять удаленным радио.

Доступные команды AT:

• ATI – показать версию радиомодуля
• ATI2 – показать тип платы
• ATI3 – показать частоту платы
• ATI4 – показать версию платы
• ATI5 – показать все устанавливаемое пользователем параметры из EEPROM
• ATI6 – Отображение отчета времени TDM
• ATI7 – Отображение отчета сигнал RSSI
• ATO – Выйти из командного режима
• ATSn? – Номер параметра радиомодуля n-номера
• ATSn = X – установить параметр номер ‘n’ в значение ‘X’
• АТЗ – перезагрузить радио
• AT&W – записать текущие параметры в EEPROM
• AT&F – сброс всех параметров на заводские значения
• AT&T = RSSI – включить отчетность RSSI
• AT & T = TDM – включить отчетность TDM
• AT&T – отключить отчетности

все эти команды, исключая ATO, могут быть использованны на подключенном удаленном радиомодуле, заменив “AT” на “RT”

Возможно самой полезной командой является “ATTI5” которая отображает все пользовательские параметры установленные в EEPROM.
Они будут выводиться таким отчетом:

S0: FORMAT = 22
S1: SERIAL_SPEED = 57
S2: AIR_SPEED = 64
S3: NETID = 25
S4: TxPower = 20
S5: ECC = 1
S6: MAVLINK = 1
S7: OPPRESEND = 1
S8: MIN_FREQ = 915000
S9: MAX_FREQ = 928000
S10: NUM_CHANNELS = 50
S11: DUTY_CYCLE = 100
S12: LBT_RSSI = 0
S13: MANCHESTER = 0
S14: RTSCTS = 0
S15: MAX_WINDOW = 131

Первая колонка S – это регистер для установки, если вы желатете поменять параметр. Для примера
что бы установить мощность передачи к 10dBm используйте “ATS4=10”

Большинство параметров вступают в силу только при следующей перезагрузки. Так обычная картина для установки параметров,
которые вы хотите, а затем используя команду AT&W что бы записать параметры в EEPROM, затем
используем выполняем перезагрузку с помощью ATZ.

Смысл параметров выглядит следующим образом:

• FORMAT – это для формата EEPROM версии. Не меняйте его
• SERIAL_SPEED – это скорость в “форме одного байт” (см ниже)
• AIR_SPEED – это скорость передачи данных по воздуху в “форме одного байта”
• NETID – это идентификатор сети. Он должен быть одинаковым для обоих ваших радиоприемников
• TxPower – это мощность передачи в дБм. Максимально 20dBm
• ECC – это включает / выключает корректировки ошибок Golay кода с исправлением
• MAVLINK – это управляет MAVLink кадрирование и отчетности. 0 = нет mavlink потока, 1 = mavlink кадр, 2 = низкий задержки mavlink кадр
• MIN_FREQ – минимальная частота в кГц
• MAX_FREQ – максимальная частота в кГц
• NUM_CHANNELS – количество каналов для перестройки частоты (скачкообразной частоты)
• DUTY_CYCLE – процент времени, чтобы позволить передачу данных
• LBT_RSSI – Слушай Перед порогом Talk (см документацию ниже)
• MAX_WINDOW – макс окно передачи в мсек, 131 по умолчанию, 33 рекомендуется для низкой латентностью (но более низкой пропускной способностью)

Для двух радиопередатчиков следующим должнр быть одинаково на обоих концах соединения:

• версия прошивки радио
• AIR_SPEED
• MIN_FREQ
• MAX_FREQ
• NUM_CHANNELS
• NETID
• установка ECC
• установка LBT_RSSI
• установка MAX_WINDOW

Другие параметры могут быть разными на каждом радиомодеме, хотя, как правило, их тоже стоит установить одинаково.

Как настроить телеметрию регуляторов оборотов в betaflight osd

Нужно просто подсоединить все пины телеметрии на регуляторов оборотов к UART (свободному) порту полетного контроллера. Где именно на вашем полетнике UART 1 смотрите по схеме своего контроллера, подробнее на картинке ниже:

Прежде всего, откройте Betaflight Configurator и в вкладке «Порты» найдите UART, который будет использоваться для телеметрии регуляторов, в разделе «Sensor Input» выберите «ESC» в раскрывающемся списке. Нажмите кнопку «Сохранить»:

Далее перейдите во вкладку «Configuration» и включите «ESC_Sensor»:

А чтобы использовать отображение напряжения, включите мониторинг во вкладке “Power & Battery”, выбрав “ESC Sensor”:

ВАЖНО: вам также необходимо установить протокол связи с регуляторами под названием DShot  (DShot150, DShot300, DShot600 или DShot1200), без этого телеметрия работать не будет.

Теперь можете настроить телеметрию в OSD Betaflight. Перейдите в «OSD» и включите “ESC Temperature” и  “ESC RPM” (скорость вращения двигателей):

Вот и все. Чтобы убедиться, что все работает, включите квадрокоптер, наденьте очки и поддайте газа, чтобы узнать, меняется ли число оборотов в изменении положения стика газа (обязательно снимите пропеллеры, если пробуете это делать дома).

Как работает аппаратура управления авиамоделями?

Вся современная аппаратура управления работает на частоте 2.4GHz. Это общепринятый стандарт, и вам наверняка знакома эта цифра, ведь в данном диапазоне работают Wi-Fi роутеры и блютуз. На практике системы управления в дорогих дронах, например, DJI так и работают — пульт это грубо Wi-Fi роутер, к которому подключается квадрокоптер. На самом деле, DJI обменивается данными пульт-квадрокоптер по технологии Ocusync.

Когда вы включаете пульт управления и начинаете двигать стиками или делаете другие движения элементами управления — движения каждого стика или элемента передаются квадрокоптеру в цифровом закодированном значении. Квадрокоптер принимает их с помощью приемника, а приемник в свою очередь отправляет данные в полетный контроллер дрона, который уже обрабатывает все данные и отдает команды двигателям через регуляторы оборотов.

Важный момент: если аппаратура не с многопротокольным модулем, то покупать пульт управления и приемник нужно только одной фирмы!

Если вы покупаете пульт FrSky Taranis, то вам необходимо купить приемник этого же производителя, то есть FrSky. С приемниками других производителей он работать не будет. То же самое относится и ко всем другим: Futaba не будет работать с пультом или приемником от Spektrum. Поэтому при покупке будьте внимательны.

Сейчас набирают популярность пульты с многопротокольным модулем. Такая аппаратура управления может подключаться к огромному количеству различных приемников разных брендов, вам нужно в настройках лишь выбрать название бренда и тип приемника. К таким относится, например, Jumper T-Lite. Есть и другая аппаратура.

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

Компоновка

Пока я выбирал подходящую раму и думал как все это на ней размещать и чем крепить, пришел к выводу, что проще будет нарисовать несколько деталей и заказать 3D-печать из пластика и фрезеровку из карбона. Пару готовых железок и крепеж можно заказать на Алиэкспрессе.

Немного поэкспериментировав с компоновкой и центром тяжести, получилась вот такая рама:

Она состоит из карбоновых трубок и пластин, деталей из алюминия и крепежа из титана. Расчетный вес рамы получился 350 г при диагонали 700 мм. 3D-модель рамы и список деталей.

Полностью собранная модель (без проводов):

Общий вес коптера с электроникой, аккумулятором Li-Ion 6S2P и проводами должен получится 1931 г.

Да, мне тоже показалось, что дрон получился слишком голым для автономного варианта и мелкий дождик легко намочит бортовую электронику. Поэтому добавил немного пластика:

3D-модель рамы. Список деталей рамы.3D-модель в сборе. Список компонентов.

Вес пустой рамы с корпусом 384 г, общий вес 2020 г, расчетное время висения на одной зарядке (разряд аккумулятора до 20%): 44 минуты.

Многопротокольность

Технологии не стоят на месте и сейчас стала появляться аппаратура с встроенным многопротокольным модулем. Это замечательное решение, потому что с таким пультом вы сможете подключаться практически к любому дрону и даже игрушкам.

Есть два типа модуля:

CC2500:

• Frsky, Futaba SFHSS, Hitec, Radiolink, Esky и Corona.

JP4IN1:

• A7105: Flysky, Hubsan, AFHDS2A и другие;
• CC2500: Frsky, Futaba SFHSS, Hitec, Radiolink, Esky, Corona и другие;
• CYRF6936: DSM / DSMX, Walkera Devo, Wfly и другие;
• NRF24L01: HISKY, Syma, ASSAN и другие.

По факту у JP4IN1 огромное количество доступных моделей и брендов. Зачем ограничивать себя в рамках одного бренда, когда можно использовать сразу все? При заказе аппаратуры выбирайте именно JP4IN1, так как CC2500 достаточно скудный набор совместимых протоколов.

Моторы и пропеллеры

На многих профессиональных дронах я видел моторы и пропеллеры компании

. Видимо, не спроста. В документации Ardupilot они также

как силовая установка для профессиональных дронов. Поэтому, поищем подходящие моторы у них.

Чтобы дрон летал долго, нужны моторы с максимальным КПД. Эффективность связки мотора и пропеллера измеряется количеством тяги в граммах на 1 Ватт затраченной электроэнергии. Чтобы узнать какой мотор самый подходящий, нужно знать общий вес полностью собранного дрона с учетом рамы, аккумулятора и самих моторов с винтами.

Слишком много неизвестных, поэтому воспользуюсь онлайн калькулятором для квадрокоптеров E-calc.

Поигравшись в калькулятор, я выбрал моторы Antigravity 4004 KV300 (53 г) с винтами 15х5 (27 г). В оптимальном режиме при напряжении питания 24 Вольта такой комплект тянет 474 грамма при токе 1,4 А. Эффективность получается 14.

11 г/Ватт, отношение тяги к собственному весу = 5.9:1. На полном ходу тяга составляет 1311 грамм при токе 7,5 А. Коптер будет с четырьмя моторами, то есть квадро. Оптимальный взлетный вес = (474 г * 4 мотора) = 1896 г, максимальный (с учетом тяговооруженности 2:1) = (1311 г * 4 мотора) / 2 = 2622 г.

Моторы управляются регуляторами оборотов. Напряжение питания моторов = 24 Вольта, максимальный рабочий ток = 7,5 А, поэтому нужен регулятор под такое напряжение и с рабочим током, с учетом запаса, минимум 10А. У T-Motor самый легкий регулятор (7 г без проводов) под такое напряжение — это FPV 35A-32bit 3-6S.

Подитог:

ВМГ (винто-моторная группа), состоящая из моторов, пропеллеров и регуляторов (по 4 шт каждого) весит 346 г.

Вместе с электроникой и полезной нагрузкой (346 505) получается 851 г. С учетом крепежа, проводов и разъемов (прикинем 100 г) = 951 г.

При оптимальном весе, на раму и аккумулятор остается (1896 — 951) = 945 г. При максимальном (2622 — 951) = 1671 г.

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.

Настраиваем голосовые предупреждения

Очень полезная функция Тараниса — возможность сообщать что-то голосом, по умолчанию установлен приятный женский голос. Передатчик может передавать вам информацию проговаривая её прямо во время полета, так что не придется смотреть на экран. Мы можем настроить переключатели чтобы запросить напряжение аккумулятора, или настроить так, чтобы передатчик предупредил нас голосом, когда RSSI становится очень низким и критическим.

Я использую 3 «голосовых» сценария:

• Таранис предупреждает меня, когда напряжение аккумулятора падает ниже 3,44 В
• После арминга коптера, Таранис каждую минуту напоминает мне напряжение аккумулятора
• Если тумблер SH включен, то Таранис проговаривает текущее напряжение

Чтобы этого добиться, я создал логический тумблер L1 (Logical Switch L1) со значением Cell = 3,44. В настройках функций (special functions) я создал SF1, которая постоянно смотрит за значением L1, и если он активен, то проигрывает звук (низкий заряд аккумулятора).

Также я создал SF2, чтобы проговаривать текущее напряжение, когда SH нажат. Переключатели SF3 и SF4 нужны для моего таймера. SF5 — проговаривает напряжение каждые 60 секунд, если тумблер арминга включен, в моем случае — это SF в нижнем положении.

Настройка рабочего цикла (duty_cycle)

Большинство пользователей хотят установить DUTY_CYCLE до 100, что является максимальным процентом времени,
что радиомодемы будут передавать пакеты

Причина рабочего цикла заключается в том, что некоторые регионы мира позволяют иметь более высокую мощность
передачи и больше частот, если у вас значение по умолчанию рабочего цикла ниже – его можно повысить. Так напрмер
в Европе вы можете передать в более широком диапазоне частот 433Мгц, если ваш рабочий цикл ниже 10%.

При установке DUTY_CYCLE ниже 100% пропускная полоса будет снижена, так что вы должны это использовать
для телеметрии на более высоких скоростях передачи данных. Значение DUTY_CYCLE 10% практично , что бы получать хорошую
телеметрию.

Для примера вы можете легко получать все потоки телеметрии с частотой 2Гц с AIR_SPEED установленым в 128 ,
включеным ECC и DUTY_CYCLE установленом в 10.

Вы также можете установить радиомодем только на получение установив DUTY_CYCLE в 0. Это будет работать лучше ,
если вы установите NUM_CHANNELS меньшим числам, поскольку в противном случае синхронизация частот будут бедными.

Настройка экранов телеметрии в taranis

Передатчик нужно настроить чтобы:

• показывать напряжение
• предупреждать о низком напряжении
• предупреждать о слабом сигнале (RSSI)
• показывать дополнительную информацию (высоту и т.д.)

В меню моделей Тараниса переходим к телеметрии, долгим нажатием кнопки Page. У телеметрии есть три экрана, и мы можем выбрать как информацию будет на них отображаться.

В примерах выше я настроил экран 1 для показа значений числами: напряжение аккумулятора, побаночное напряжение и RSSI (помимо телеметрии значение RSSI можно получить в свободном PPM канале).

Экран 2 будет показывать те же значения, но в виде графиков (столбцов). Минимальное значение 3,3 В, а максимальное 4,1. Tmr1 — это таймер, поставленный на 7 минут — моё обычное время полета.

Параметры на экранах телеметрии:

• Cells — напряжение аккумулятора
• Cell — напряжение аккумулятора, деленное на число ячеек

Общее напряжение измеряется полетным контроллером, так что невозможно получить напряжение каждой банки по отдельности. Значение Cell используется в уведомлениях о низком заряде.

Ограничения телеметрии для регуляторов в betaflight

Датчик тока, встроенный в полетный контроллер и PDB (плата распределения питания) обычно устанавливается сразу после разъема XT60, поэтому с них обычно и снимают данные для телеметрии напряжения. 

Телеметрия с регуляторов оборотов заменяет эти датчики с ПК и ПРП, но это будет не очень точный результат, поскольку контролируется только потребление тока двигателями, а все остальное, такое как FPV, приемник, передатчик и т.д. не учитывается.

Настройки телеметрии регуляторов в Betaflight пока еще немного ограничены и через OSD можно отобразить не все, что хочется.

На картинке ниже показана телеметрия с регуляторов оборотов, которая передает количество оборотов, температуру и ток потребления каждого двигателя. На самом деле очень полезная информация для анализа производительности квадрокоптера.

С другой стороны, с помощью обычных настроек в Betaflight вы можете вывести через OSD на экран только температуру самого горячего регулятора и усредненную скорость вращения всех двигателей:

Насколько мне известно, Betaflight умеет отображать больше данных, начиная с версии 3.3

Особенности модуля:

• очень малый размер
• легкий вес (до 4 грамм без антенны)
• работа в диапазонах 915MHz или 433MHz
• чувствительность приемника -121 дБм
• передавать мощность до 20 дБм (100 мВт)
• прозрачный последовательный канал
• скорость передачи данных до 250kbps
• Протокол MAVLink и отчетов о состоянии
• Поддержка частотного прыжка (FHSS)
• адаптивное мультиплексирование с временным разделением (TDM)
• поддержка LBT и AFA
• настраиваемый рабочий цикл
• встроенный код коррекции ошибок (можно исправить до 25% битовых ошибок данных)
• модуль продемонстрировал дальность от нескольких километров с небольшой всенаправленной антенной
• можно использовать двунаправленный уселитель для еще большего радиуса действия
• прошивки с открытым исходным кодом
• AT команд для конфигурации радио
• RT команды для удаленного конфигурирования радио
• адаптивное управление потоком при использовании APM
• базируется на основе радиомодулей HM-TRP, с Si1000 8051 микроконтроллера и радиомодуля Si4432 , RF23

Поддержка телеметрии

Некоторая аппаратура управления поддерживает двухстороннюю связь приемник=передатчик, то есть обмен данными. Например, приемник может отправить пульту информацию, что аккумулятор разряжен и нужно садиться. Телеметрия может вас предупредить и о других критических состояниях, чтобы избежать неприятностей.

Но телеметрия не ограничивается приемником, сейчас уже есть много внешних модулей, таких как MinimOSD или MiniOSD, это маленькие платы, которые впаиваются в цепь fpv-камера = полетный контроллер = видеопередатчик и накладывают свои данные на видео в вашем шлеме или очках. Настраиваются такие платы обычно в BetaFlight OSD.

На сегодня у всех современных полетных контроллеров есть встроенное OSD и все передается без каких-либо дополнительных доработок в виде установки модуля MinimOSD. Сейчас разве что RSSI передается только приемником и по отдельному каналу.

Этот пункт можно считать не особо важным в выборе приемника.

Подключение радиомодулей

Вам потребуются два модуля , один для вашего квадокоптера, самолета, машинки , а другой для наземной станции. При использовании модулей
первой версии у модуля “земля” есть USB разъем, что позволяет легко его подключить непосредственно к наземной станции

В ОС Windows 7 и выше установка драйвера радиомодуля будет произведенена автоматически при первом подключении (при наличии интернета),
но если это не будет происходить по некоторым причинам или же вы используете старую ОС Windows XP (или старее) вы можете получить
драйвера по этой ссылке

У мервой версии, которая подключается к полетному конроллеру есть контактный разъем, который может быть подключен на прямую
к телеметрическому порту APM / Pixhawk / PX4, как показано ниже

Примечание: Вы не можете подключиться к APM2.x, если он так же подключен через USB (они имеют один и тот же порт)
поэтому убедитесь, что вы отключили кабель USB от полетного контроллера квадрокоптера , прежде чем устанавливать беспроводное соединение через ПО

Используйте прилагаемый кабель и подключите его к порту телеметрии APM , а другой стороной к радиомодулю

Подключите все, настройка радиомодуля “земля”

• Подключите радиомодуль “воздух” кабелем FTDI-к-USB к компьютеру в USB порт и обратите внимание на номер COM-порта
• Используйте Windows> Диспетчер устройств> Порты для выявления номера COM порта
• Вы будете знать, что кабель FTDI правильно ориентирован на радиомодуле “воздух” когда мигает зеленый светодиод.
• Подключите радиомодуль “земля” к порту USB на вашем компьютере и обратите внимание на номер COM-порта, В закладке Mission Planner
  в правом верхнем углу, установить скорость 57600 и выберите номер COM порта модуля “земля”
• В Mission Planner Flight, нажмите Ctrl-A, чтобы открыть окно настройки радио, нажмите Настройки нагрузка (с модуля “земля”)
• В разделе Mission Planner – конфигурация радио, установите флажок “Дополнительные параметры”
• Если загруженные значения не те же самые, что и выше рекомендуемых настроек, сделайте их так, чтобы были и нажмите Сохранить

Полезная нагрузка

Так как родная камера от Raspberry делает средние по качеству фото, а также не умеет захватывать фото одновременно с видео, то она будет использоваться только для web-трансляции, а в качестве основной камеры нужна подходящая для выявления дефектов на ЛЭП. Для большей части позиций из списка выявляемых дефектов подойдут

, мультиспектральная

, двойная

и инфракрасная

. Каждая из них весит около 100 г.

Для стабилизации камеры с целью улучшения качества снимков в нагрузку с ней полетит 2х или 3х осевой подвес.

Простые 3-х осевые подвесы весят около 160 г и питаются от 12 Вольт, имеют рабочий ток при таком напряжении около 50 мА и максимальный ток 700 мА при заклинивании моторов.

Протокол pwm – pulse width modulation

Это базовый протокол радиосвязи, именно с него все и начиналось, также он и самый распространенный. В начале развития хобби авиамоделей, были только самолеты с сервоприводами и каждый сервопривод управлялся по PWM-протоколу и имел свой персональный канал. Но и сегодня такой способ используется.

Квадрокоптерам требуется не менее 4-5 каналов для нормальной работы.

PWM — это широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Это аналоговый сигнал, где длительность импульса определяет действующее значение выходного напряжения и, тем самым, положение качалки сервопривода или положение рычажка газа. Длительность импульсов обычно варьируется от 1000 мкс до 2000 мкс (микросекунда), при этом 1000 мкс — это минимум и 2000 мкс — максимум. MfG (с)

Как я говорил выше, протокол еще популярен, но уже сильно вытеснен такими протоколами как SBUS и PPM, так как у PWM слишком много проводов:

Протоколы spektrum dsm2 и dsmx

Протокол DSM2 очень устойчивый к помехам как из вне, так и от помех создаваемых другими передатчиками. Еще он имеет крутую особенность — если на текущей частоте случается какой-то сбой, он тут же переключается на резервную, таким образом вы не потеряете управление над моделью. 

DSMX это улучшенная версия протокола на основе DSM2, отличие лишь в том, что DSMX умеет переключаться на резервный канал за единицы миллисекунд, благодаря чему вы даже и не заметите какой-либо сбой.

На протоколе DSM2 нужно летать вдали от сетей Wi-Fi, микроволновок, беспроводных камер. DSMX это тоже самое, но чуть надежнее.

Режим работы с низкой задержкой (low latency mode)

Радиомодемы могут быть настроены на использование в режиме “малого времени задержки” для повышение производительности отклика
от таких устройств как джостики или управление с планшетов и т.д. Эти два параметра необходимо установить, что бы включить этот
режим следующим образом:

Установите MAVLink 2 – это раставляет приоритет для пакетов RC_OVERRIDE используемых в джойстики.

Измените MAW_WINDOW до 33 (по умолчанию 131) – это будет гарантировать , что наземная станция может отправить
пакет на квадрокоптер (или самолет) по крайней мере один раз каждые 33мсек. Стоит отметить, что это снизит полосу пропускания,
так что если вам нужно абсолютное максимальное значение пропускной способности вам нужно использовать значение по умолчанию – 131.

Скорости подключения телеметрии по воздуху и кабелем

В списке параметров есть параметры SERIAL_SPEED и AIR_SPEED , которые находятся в той же форме,
что полетный контроллер Ardupilot использует для параметра SERIAL3_SPEED EEPROM.

Эта скорость в “kbps” (килобит) в виде целого числа, так цифра “9” означает 9600 бод,
“38” означает 38400, “115” – 115200 и т.д.

Выбор скорости передачи данных по воздуху

Ключевым параметром, который управляет спектр вашего радиоприемника является AIR_SPEED.
По умолчанию равен 64 (который является 64кbps) даст вам соединение порядка километра
с обычными аненнами типа “сосиська”, которые ставятся на домашних роутерах. Понижение этого параметра
может помочь увеличить дальность, но это так же снижает передаваемое их количество.

Микропрограмма радиомодуля может поддерживать только 13 типов скоростей обмена данных телеметрии по воздуху,
которые: 2, 4, 8, 16, 19, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 и 250.
Используя нестандартные скорости можно, но это уже выходит за рамки этого описания и в большинстве случаев нужна
под специфичные проекты.

Какую скорость выбрать – будет зависить от следующих факторов:

• Какая дальность вам нужна
• С какой частотой вы будете отправлять данные
• Необходимо ли вам отправка в одну сторону или в обе
• Включена ли у вас коррекция ошибок – ECC
• Есть ли у вас прошивка Ardupilot с адаптивным управлением потока скорости

Для большинства приложений телеметрии вы в первую очередь будете посылать данные в освноном в одном направлении:
от квадрокоптера (или самолета) к наземной станции. Для большинства людей объем данных передаваемых с наземной станции
на борт квадрокоптера (или самолета) мала, это может быть обычный пакет управления плюс пакет “серцебеения”

Если вы используете джостик для управление вашим квадрокоптером или самолетом, то вы будете отправлять намного больше
данных с наземной станции на борт и в этом случае вы можете увеличить значение AIR_SPEED , хотя дальность будет снижена.

Параметр ECC делает большую разницу в скорости передачи данных, которую можно поддерживать на заданном AIR_SPEED.
Если ECC установить в ноль, то не будет отправлться коррекция ошибок, а радиомодуль будет использовать простой
16 битный CRC алгоритм для обнаружения ошибок передачи. В этом случае ваш радио будет в состоянии
подерживать передачу данных в одном направлении , около 90% от AIR_SPEED.

Если включить ECC (который очень рекомендуется), то скорость передачи данных может уменьшиться вдвое.
Система ECC удваивает размер данных, передаваемых по радио. Частота передаваемых ошибок резко упадет и вы сможете
получать намного более надежную информацию на больших растояниях.

Если у вас установлена последняя прошивка Ardupilot (APM Plane 2.33 и выше, APM Copter 2.54 и выше), то
полетный контроллер автоматически адаптирует свои скорости телеметрии к тому, что бы радиомодули могли работать используя
MAVLink Radio пакеты передавая потоки MAVLink данных. Это позволяет “поддерживать подписку” путем создания больше
скорости SERIAL_SPEED, чем может справляться по радио.

Другим фактором в выборе скорости передачи данных является TDM ‘sync time’. Два радиомодуля должны работать по шаблону скачкообразной частоты.
Они делают это путем медленного изменения принимающего канала в то время, как быстро меняется канал передачи.

Для большинства приложений любительских квадрокоптеров AIR_SPEED по умолчанию 64 и ECC включен.

Совместимость системы

Когда вы покупаете пульт управления, вы покупаете и систему, на которой все это управляется и «разговаривает» с приемником. Это фундамент для будущего расширения хобби до нескольких авиамоделей. У каждой модели будет свой приемник, и с каждым приемником пульт должен быть совместим, это убережет вас от лишней траты денег.

Например, самая популярная аппаратура управления — это FrSky, и на многих авиамоделях производители ставят приемники именно этого производителя или предлагают выбор из нескольких приемников разных производителей. Если вы решите перейти или поставить приемник другого производителя, то вам придется покупать новый пульт у него же.

На некоторых моделях приемники вообще встроенные и их нельзя менять.

Важно различать и понимать совместимость оборудования. Одни различаются по производителю: FlySky и FrSky — новичку их легко перепутать. Также различаются по протоколу работы между собой, например, DSM2 и DSMX — это протоколы взаимодействия TX=RX производителя Spektrum.

Требования к бпла

А также два противоречащих друг другу требования:

Степень автономности в идеале хочется фантастическую: дрон сам летает по заранее спланированному маршруту, загружает фото на сервер, ПО на сервере выявляет дефекты по фото и формирует заявку ремонтной бригаде с координатами мест проведения работ. Сам дрон не должен требовать к себе внимания человека до окончания рабочего ресурса какой-нибудь детали, например, аккумулятора или подшипников.

Понятно, что эта задача не на один год, но я начну, а кто-нибудь, может быть, подхватит и продолжит.

Для примера, готовые промышленные варианты автономных комплексов: раз, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять, одиннадцать, двенадцать, тринадцать, четырнадцать.

Уровни мощности

Вы должны быть очень осторожны настраивая радиомодули, что бы оставаться в рамках правовых ограничений мощности в стране,
где вы используете все это. Уровень мощности по-умолчанию 20dBm отлично подходит для США и Австралии,
а до 30dBm допускается лицензией класса LIPD.

Радиомодули не могут поддерживать произвольные уровни мощности, зато есть следующая таблица поддерживаемых уровней мощности

Мощность (дБм)  Мощность (мВт)
    1 	            1.3
    2 	            1.6
    5 	            3.2
    8   	        6.3
    11 	            12.5
    14 	            25
    17 	            50
    20 	            100

Если вы выберите неподдерживаемый уровень мощности радиомодуль выберет следующий высокий уровень питания от
приведеной выше таблицы.

Пожалуйста, тщательно проверяйте EIRP (эквивалентная изотропному излучаемая мощность) пределы мощности для вашей страны,
убедитесь, что вы учитываете коэффициент усиления антенны.

Например , если ваши местные законы позволяют в течении времени максимум 30dBm (1W) EIRP , то если вы используете
усилитель с коэффициентом усиления передающей 12dB и антенны с 3dBi усилением, то вам нужно будет установить TxPower максимум до 14.

Если вы не знаете, как вычислить его, мы сделали учебник для вас здесь:
Понимание ДБ, Вт и ДБМ

Эргономика

Ниже в статье вы увидите список с аппаратурой, после выбора которой у вас будут все необходимые и нужные функции, а также удобство. Эргономика — это широкая категория, описывающая внешний вид, ощущения и дизайн. Это подобно салону автомобиля, его коробке передач — в хорошей машине приятно находиться и управлять ей.

К сожалению, чтобы это понять, пульт нужно держать в руках. На вид они все похожи, от Taranis до TBS Tango или даже Turnigy Evolution. Но это только на вид. На самом деле все они отличаются по весу, форме и толщине стиков, а также из какого они материала, скользят или не скользят в руках.

Будет очень хорошо, если в вашем городе есть магазин авиамоделей, где вы сможете подержать в руках всю аппаратуру. Если нет, то не стесняйтесь подходить к пилотам, которые летают у вас на местности, скорее всего они с радостью покажут и расскажут вам о своей аппаратуре. 

Еще один важный момент по выбору аппаратуры — дизайн:

• Посмотрите каким способ крепится или как расположена антенна(ы), легко ли ее сломать?
• Есть ли крючок для ремешка, чтобы можно было держать пульт на шее?
• Есть ли у пульта переключатели, к которым можно легко дотянуться?
• Есть ли у пульта 2-х или 3-х позиционные переключатели? Для квадрокоптеров они нужны.