Полетный контроллер, для чего он нужен — Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Что случилось с f2, f5 и f6?

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

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

STM32 F5 и F6 — просто не существуют.

Что значит f1, f3, f4 и f7?

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

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

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

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

I2c и spi

SPI и i2c — это протоколы связи (BUS) между процессором и гироскопом . В зависимости от того, какой будет протокол, будет зависеть скорость работы самого гироскопа. Гироскоп сможет работать на частоте 32KHz с протоколом SPI, в то время как на i2c можно рассчитывать на «потолок» в 4 KHz. Поэтому выбирайте ПК с SPI.

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.

Встроенный индикатор тока

Наличие этого несложного датчика может оказать неоценимую помощь. Он гораздо лучше показывает оставшийся заряд батарей, чем уровень напряжения VBAT и позволяет более точно определить время, когда пора идти на посадку. Кроме того, встроенный в полётный контроллер индикатор потребляемого тока — это отличный инструмент для тестирования, полезный на тренировках.

Встроенный регулятор напряжения

Полетный контроллер со встроенным регулятором напряжения он способен работать непосредственно от аккумулятора LiPo и даже иметь дополнительный выход 5 и 12 вольт для питания других компонентов, например, видеотрансмиттера. Это значит также, что он может самостоятельно производить мониторинг напряжения без дополнительных проводов VBAT.

Выбор гироскопа: частота опроса и шумы

Есть два критерия, которые нужно учитывать при выборе полетного контроллера с конкретным гироскопом, это частота работы и чувствительность к шумам (электро- и механическим).

На сегодня самыми популярными и надежными считаются гироскопы MPU6000, у них частота работы 8KHz, а также они достаточно не чувствительны к шумам. Советуем не покупать полетные контроллеры с гироскопами MPU6500 и MPU9250, у них хоть и частота выше, но они больше подвержены воздействию шумов.

Серия гироскопов ICM работает лучше и плавнее, чем MPU6000 на 32KHz, но из-за шумных двигателей и регуляторов оборотов производительность ICM будет ниже, чем MPU6000. Например, ICM20602 на Raceflight Revolt V2 или ICM20689 на Kakute F4, оба этих гироскопа могут работать на частоте 32KHz, но с регуляторами оборотов, которые генерируют много шума, они работать будут хуже, чем MPU6000. По этой причине на полетные контроллеры устанавливают сетевые фильтры для частичного удаления шумов.

Чтобы частично убрать механические шумы (вибрацию), полетный контроллер следует устанавливать на резиновые подушки или любой другой пористый материал, который сможет гасить вибрацию, например кусок резины или вспененного материала.

Гироскоп и акселерометр полетного контроллера

Гироскоп и акселерометр — очень важные датчики, они определяют положение квадрокоптера в пространстве, а также движется ли он, посылают эти данные процессору, а тот уже решает, какому двигателю поддать газа, а какому наоборот, снизить обороты.

Акселерометр выполняет роль стабилизатора в пространстве, есть даже такой режим полета — «Режим стабилизации», при котором квадрокоптер невозможно будет перевернуть в воздухе и он всегда будет держаться параллельно земле (если просто отпустить стики на пульте). Опытные пилоты почти всегда летают в режиме АКРО, поэтому они отключают акселерометр или используют его крайне редко.

Гироскоп же выполняет роль определения положения квадрокоптера в пространстве.

Какие самые популярные гироскопы используются в полетных контроллерах? Смотрим таблицу ниже:

ГироскопПротокол коммуникации (BUS)Макс. частота работы гироскопа
MPU6000SPI, i2c8K
MPU6050i2c4K
MPU6500SPI, i2c32K
MPU9150*i2c4K
MPU9250*SPI, i2c32K
ICM20602SPI, i2c32K
ICM20608SPI, i2c32K
ICM20689SPI, i2c32K

MPU9150 — это MPU6050 со встроенным магнитометром AK8975, а MPU9250 — это MPU6500 и тоже с магнитометром.

Номер и название гироскопа можно найти на самом чипе, например это — MPU-6000:

Гоночные полетные контроллеры

Полетный контроллер, для чего он нуженОбычно имеют минимум расширенных функций, так как всякие компасы и барометры просто не используются при гонках.

Naze32, также на базе этого контроллера есть SP Racing F3:

На нем присутствуют все стандартные датчики – гироскоп и акселерометр, а в расширенной версии DELUXE также есть барометр и компас.

Гироскоп и акселерометр определяют текущее расположение дрона в пространстве. Барометр определяет высоту по давлению (чтобы удерживать высоту, например), компас для удержания направления полета.

На сегодня, полетные контроллеры серии F4 являются самыми популярными полетными контроллерами для мини и гоночных квадрокоптеров, так как прекрасно работают с такими программами, как CleanFlight, Betaflight и Raceflight. На их смену уже выходит серия F7, становясь все более популярной.

Разработка прошивок для полетного контроллера F3 уже прекратилась из-за ограничения ресурсов, поэтому выбирайте для покупки F4 или F7:

Betaflight прекращает разработку ПО для полетных контроллеров F3 c STM32F3

Также еще два популярных контроллера:

KISS – прошивать своей прошивкой нельзя. Имеет графический интерфейс с минимумом настроек.

LUX – такой же гибкий, как Naze32, но все же уступает ему. Прошивать можно.

Датчик тока (current sensor)

На плате разводки обычно есть контакты VBAT, куда подключаются контакты полетного контроллера и ПК снимает данные о текущем напряжении, но свой собственный датчик тока  эффективнее.

Другие преимущества контроллеров на f3

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

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

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

RMRC Dodo F3

Интегрированная силовая плата pdb

Если силовая распределительная плата PDB интегрирована непосредственно в полётный контроллер, все регуляторы оборотов ESC и батарея LiPo могут быть подключены к нему напрямую и не требуется никаких дополнительных жгутов проводов. Выигрыш в том, что вместо двух отдельных плат можно обойтись всего лишь одной.

История редактирования

  • Октябрь 2020 — написана статья про F1 и F3
  • Октябрь 2020 — обновлена информация о F4
  • Май 2020 — обновлена информация о F7
  • Июнь 2020 — добавлена новость о прекращении поддержки F1 со стороны Betaflight
  • Август 2020 — добавлена информация о F2, F5 и F6
  • Октябрь 2020 — Tom BD Bad подредактировал текст и добавил информацию о F7 с двумя гирами
  • Октябрь 2020 — обновлена информация о полетниках на F7

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.

Смотрите про коптеры:  Какой сервопривод лучше – аналоговый или цифровой: особенности и преимущества - Обзоры и статьи .ua

Обновление (июнь 2020) — 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.

Как выбрать полетный контроллер с gps, osd, функции автопилота "возврат домой", держание позиции по gps

Вы уже ознакомились с общими понятиями о полетных контроллерах. Теперь рассмотрим варианты полноценных полетных контроллеров с GPS, OSD, автопилотом способным вернуть коптер домой и другими функциями.

Сложный много модульный полетный контроллер способен превратить Ваш мультикоптер в беспилотный летательный аппарат.

Ниже, в таблице, перечень самых популярных, полетных контроллеров.

Сюда не включены FY-DoS, DJI A2, Zero Tech по причине высокой цены и низкой популярности. Для первого коптера лучше выбрать «что-нибудь» популярное и «по дешевле».

На сегодняшний день самые покупаемые контроллеры это DJI Naza-M Lite и APM ardupilot mega.

Популярность DJI Naza-M Lite обеспечена тем, что это фактически не Lite версия, а полноценная Naza M v2 в которой программно отключены все дополнительные функции. Т.е. Lite версия пере-прошивается в полноценную.

Достоинства Naza: оснащена 32 битным процессором STM32 позволяющий эффективнее использовать внутреннюю шину данных. Наза работает стабильнее и надежнее, проще в настройке.

Недостатки — это высокая цена самого контроллера и модулей, поэтому можно найти не мало материала в интернете о том, как установить дешевые модули.

APM — популярен своей доступностью по цене и широченным диапазоном возможностей. В отличии от назы APM оснащен всего лишь 8 битным процессором Atmel 2560, но разрядность процессора напрямую никак не отражается на поведении мультикоптера, а играет важную роль в развитии и модернизации полетного контроллера. Технически из за низкой разрядности (8 бит) шина данных, в которой передаются данные от датчиков, переполнена и на сегодняшний день APM 2.5 — 2.8 не может позволить себе развитие и расширение (т.е. новые прошивки). Последняя прошивка — это ArduCopter 3.2.1, все новые прошивки рассчитаны на 32 разрядного «брата» — Pixhawk.

Достоинства — дешевая цена контроллера и модулей. Модули:

модуль питания (Power Module) передает данные об аккумуляторе — вольтаж, потребляемый ток, позволяет рассчитать длительность полета,

APM PM

GPS модуль используется в таких фукнциях, как авто полет по ранее заданным точкам, возврат домой, полностью автоматизированный полет от взлёта до посадки, удержание позиции — это возможность коптера оставаться на одном месте несмотря на ветер или другие факторы,

«Как выбрать» и «что необходимо знать о GPS» модулях. Существует несколько популярных моделей GPS модулей производителя ublox:

— NEO-6M — 11$, самый дешевый, популярный модуль, со скоростью обновления 5 Гц (5 раз в секунду)

— LEA-6H — 44$, отличается от NEO более высокой скоростью обновления данных 10Гц (10 раз в секунду), более точным позиционированием благодаря антенне большего размера и экранированию, которое делает модуль более тяжелым, но это того стоит,

— NEO-7M — 38$ это модуль нового поколения (по отношению к двум предыдущим), частота обновления 10 ГЦ для GPS, 1 ГЦ для ГЛОНАСС. Так же поддерживает QZSS и Galileo, но это не так важно, главное — это более стабильная работа, минимальное количство глитчей, более точное позиционирование,

— NEO-M8M — самый свежий модуль, 8го поколения, поддерживающий GPS, Uлонасс, Galileo, Beidou, QZSS и sbas

OSD (on screen display) вывод телемерических данных (скорость, высота, заряд аккумулятора и д.р.) через канал видео передатчика FPV,

minimosd

Радиомодем (так же известно как радиомодуль APM, модуль радиотелеметрии) устройство для соединения полетного контроллера APM (или PIXHAWK), через Mission Planner, по радиоканалу. Работает на частоте 915 Мгц или 433Мгц.

APM radio

Какие бывают полетные контроллеры?

Ниже рассмотрим вопрос — какие бывают полетные контроллеры, а точнее, для каких целей.

Кнопка аварийного загрузчика

Кнопка загрузчика (boot loader) позволяет при нажатии перевести полётный контроллер в режим загрузчика. Это позволяет форсировать процесс перепрошивки программного обеспечения, если произошёл сбой и нормальная прошивка не работает.

Обычно полётные контроллеры имеют на плате две контактных колодки, которые нужно перемкнуть перед включением питания, чтобы выйти в режим загрузчика. С помощью кнопки загрузки, это намного проще и удобнее делать.

Кнопка для перехода в режим прошивки

Без такой кнопки не обойтись ни одному полетному контроллеру. Для прошивки замыкают 2 контакта, затем подключают к компьютеру и запускают Betaflight конфигуратор или любой другой. Есть два типа:

С кнопкой удобнее — нажал отверткой и все, а вот для контактов нужно использовать пинцет или скрепку, чтобы закоротить их.

Контроллеры для автономных полетов

3DR Pixhawk — самый популярный контроллер для автономных полетов. На его борту есть резервная система, а также он поддерживает все известные датчики для дронов.

MultiWii Pro — дешевый и доступный, позволяет отлично стабилизировать коптер, также на нем есть барометр, магнитометр и GPS.

Теперь, после краткого обзора типов полетных контроллеров, перейдем к полному описанию.

Контроллеры для съемки видео и фото с дрона

Полетный контроллер, для чего он нуженСамым популярным в этом сегменте коптеров является DJI NAZA-M V2: тот самый, что стоит в Фантомах. Идеальный контроллер для фото- и видеосъемки с качественной стабилизацией. На нем спокойно сможет летать новичок, который до этого ни разу не брал пульт в руки. В настройки полета лезть не требуется, все уже настроено, нужно будет просто откалибровать. Даже без навыков у новичка-пилота получится отличный кадр.

Поддерживает весь набор датчиков (GPS, телеметрию, OSD  и т.д.)

ArduPilot AMP поддерживает GPS и автономный полет по заданным координатам. Тоже достаточно популярный контроллер, но стоит дороже обычных из-за наличия более важных датчиков.

Vector Flight Controller-  профессиональный полетный контроллер с встроенной системой Eagle Tree.

Новичок тоже сможет на таком летать. Эти контроллеры стоят дорого, а вес и размер стремятся к идеалу для аэросъемки.

Необходима помощь в выборе полетного конторллера.

«Оранжик» — это трех осевой стабилизатор ))) Я предложил оба варианта ШЕСТИ осевых стабилизаторов ! Это принципиальное отличие от «оранжа», который не имеет возможности приведения в горизонт ! Кроме гироскопа (в оранже) нужен еще и акселерометр…

По поводу АПМов, версия 2,8 со встроенным компасом и без — это вопрос к китайским переводчикам ))) Версия 2,8 идет со встроенным компасом и незначительным отличием в схеме питания от версии 2,6.
Посылом вопроса как я понял было опасение превратить бальзовую модель в дрова, поэтому и считаю использование АПМа без опыта настройки и эксплуатации странным… Впрочем в Вашем случае если его поставить на какой нибудь пенолет (без риска разбиль бальзовую) и настроить , то почему бы и нет )))) А потом уже и переставить. Я ничего не имею против АПМа, более того сам его использую на ФПВ крыле и категорически не согласен с теми кто заявляет что «его настраивать пол жизни надо» ))) Просто не знаю Ваших возможностей в освоении и потому советовал «гуардиан» как отлично зарекомендовавший себя девайс для визуальных полетов.

» заставить модель с его помощью просто держать горизонт, крен(при взленте), высоту » — да, у АПМ много режимов для разных целей.

Плата разводки питания (pdb)

К плате разводки питания подключаются аккумулятор и двигатели с регуляторами оборотов, а также полетный контроллер и прочая периферия. У некоторых ПК такая плата уже есть, они совмещены. Это, конечно, плюс, но где плюсы, там и минусы — в такой компоновке будет мало места, и в случае поломки ее будет сложнее устранять.

Полетные контроллеры на f1

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

F1 — самая медленная серия из всех рассматриваемых, сейчас они уже устарели, т.к. Betaflight не поддерживает их с 2020 года (из-за ограниченных возможностей железа).

Смотрите про коптеры:  Советы по ремонту и обслуживанию квадрокоптеров, о которых вы должны знать

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

Полетные контроллеры на f3

Первые ПК на F3 появились в 2020 году, в настоящее время наиболее популярны: X-Racer, Betaflight F3, LUX V2, и KISS FC.

Полетные контроллеры на f4

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

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

Полетные контроллеры на f7

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

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

Полетные режимы — apm copter team

Как нам уже известно, контроллер APM очень богат разнообразными полетными режимами, которые каждый пилот может использовать для своих целей. Рассмотрим эти режимы более детально и произведем их выбор в Mission Planner.

О полетных режимах начал писать в статье «Использование модуля GPS», здесь продолжаю.

Без использования модуля GPS мы можем воспользоваться лишь несколькими (рассмотрю основные) полетными режимами:

  • Stabilize — основной режим, в котором рекомендуется взлетать и производить посадку. Задействованы гироскоп и акселерометр, компас дополнительно для контроля и коррекции. Управление газом производится вручную — для висения обычно действует правило — уровень газа 50% (это достигается при оптимальном подборе комплектующих, либо коррекцией уровня под тяжелые коптеры). Единственная помощь в этом режиме — удержание горизонта. При максимальном отклонении стиков крена и тангажа коптер не будет отклоняться больше 45° относительно горизонта.
  • Acro — режим, при котором можно достичь более резкого и быстрого полета. Соблюдаются все те же условия, что при режиме Stabilize, только коптер может отклониться уже до 60°.
  • AltHold — режим удержания высоты. В данном режиме добавляется использование бародатчика, который способствует удержанию высоты. Для наиболее правильной работы необходимо, чтобы уровень газа висения коптера был 50%. При положении стика газа в 50% и включенном режиме коптер должен сам удерживать высоту, на которой вы включили этот режим. При повышении или понижении газа происходит изменение высоты со скоростью, прямо пропорциональной величине отклонения стика вверх или вниз.
  • Land — режим автоматической посадки в текущем положении. Используется бародатчик для контроля высоты.
  • Simple — режим, который позволяет «забыть» об ориентации коптера относительно пилота. В данном режиме самым важным является компас. При арминге контроллер запоминает направление по компасу. При взлете и повороте коптера вокруг оси (рыскание), контролер сам учитывает, на сколько повернут коптер, и сам вносит поправку в радиоуправление так, что если, например, развернуть коптер передом к себе, то при отклонении стика тангажа от себя, коптер полетит на удаление, а не на приближение. Этот режим тоже хорош для начинающего пилота. При использовании этого режима важно не менять свое положение (не поворачиваться) и помнить, в каком направлении стоял коптер перед взлетом.

При наличии модуля GPS можно воспользоваться дополнительными режимами:

  • Loiter — режим удержания точки (по координате и высоте). Режим хорошо подходит для обучения полетам, фото и видеосъемки.
  • RTL (Return To Launch) — возврат домой, в точку взлета. Контроллер запоминает точку, где произвели Arming и позволяет вернуть коптер в эту точку.
  • Auto — полет по точкам миссии. Миссия может создаваться вручную через ПО Mission Planner, а также можно добавлять точки, используя дополнительный тумблер на аппаратуре радиоуправления.
  • Position — удержание позиции (только по координате). Режим хорошо подходит для фото и видеосъемки.
  • Circle — полет по окружности носом к центру. Позволяет автоматически облетать какой-либо объект вокруг.
  • FailSafe — RTL — режим спасения, который отправит коптер лететь домой. Режим можно настроить на включение при срабатывании одного/нескольких условий, таких как: потеря сигнала РУ, потеря сигнала телеметрии, низкий уровень заряда аккумулятора. При потере сигнала GPS можно выполнить режим Land.
  • Guided — полет по команде, данной с наземной станции (компьютер с Mission Planner). Задается точка на карте и нажимается кнопка «Лететь сюда».
  • FollowMe — полет «хвостиком» за ведущим. Ведущим может быть ноутбук, на котором установлен модуль GPS. Коптер будет следовать за ведущим в том же направлении и с той же скоростью. Режим будет интересен тем, кто хочет снять себя на видео, например на велосипеде.
  • Super Simple — режим, который до 10м радиусе не вносит поправок в управление, а на удалении больше 10 метров работает на «притягивание к дому», т.е. если стик тангажа тянуть на себя, то коптер полетит к точке дома. Больше 10 метров также не важно, как коптер ориентирован, т.е. как в Simple. Удобно, если «зарулились».

В крайних версиях прошивки (начиная с 3.1.х) еще добавлены режимы, такие как: Sport, Drift, Hybrid. О них позже…

Пока нам этого достаточно. На первых порах нас больше всего интересуют 2 режима: Stabilize и Loiter. Stabilize — основной режим, в котором лучше всего взлетать и садиться. Если в этом режиме коптер висит и летает достаточно хорошо (никуда его не сносит, не падает, хорошо слушается стиков), то с большой уверенностью можно сказать, что все было сделано правильно или почти правильно. Loiter — режим, с помощью которого (повторюсь) лучше всего начинать учиться летать, т.к. он достаточно спокойный и подходит начинающему пилоту. Если в этом режиме коптер хорошо держит позицию (не сносит по сторонам, не крутит кругами, нет просадки по высоте), то считаем, что тоже все сделано правильно.

Прежде чем попробовать эти режимы — нам сначала их необходимо настроить. Настройка осуществляется в Mission Planner. Запускаем программу, подключаемся к контроллеру APM. Далее переходим к вкладке «CONFIG/TUNUNG» — «Flight Modes» и видим окно настроек:

Настройка полетных режимов
Настройка полетных режимов

На данном изображении показано, как я обычно делаю настройку режимов.

Думаю, что с переключателем режимов вы уже определились, тогда можно приступить к настройке. У меня используется переключатель по схеме Алексея Козина, поэтому я не буду говорить «переключаем тумблер», а буду говорить «нажимаю кнопку». Еще раз проверяем, как работает переключатель, т.к. щелкаем все 6 кнопок по очереди и видим подсвеченную строку режима. Первый режим у меня — Stabilize. При включении пульта переключатель устанавливает низкий уровень импульса. Второй режим тоже Stabilize, но к нему добавлена настройка «Simple mode». Третий режим у меня для частого изменения, т.е. меняю по мере надобности. Четвертый — Alt Hold, пятый — Loiter, шестой — RTL. В итоге получается удобная для меня последовательность режимов: в начале — взлетел, по необходимости включил Simple, в центре режимы по необходимости, в конце — для висения в воздухе и возврата автоматом к дому, нажимаю соответствующую кнопку.

К данной настройке особых рекомендаций нет и делать можете, как вам удобно! После изменения настроек необходимо нажать кнопку «Save Modes» для сохранения. Перед каждым полетом советую заглядывать в Mission Planner, чтобы вспомнить ваши настройки полетных режимов.

Update 28.05.2020: Перенес режим Super Simple в режимы, зависящие от GPS.

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift Enter или нажмите здесь, чтобы уведомить нас.

Порт uart в полетном контроллере

Аббревиатура UART с английского расшифровывается как (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — универсальный асинхронный приемник/передатчик.

К порту UART подключаются различные периферийные устройства, такие как, приемник, различная телеметрия и так далее. У порта есть два контакта для обмена данными — прием и передача.

На фото ниже вы можете увидеть пример UART порта и их настройки в Betaflight, точнее, вы можете назначить в этой вкладке порту любое устройство, которое поддерживает обмен данными:

Преимущества f7 над f3 и f4

  • У F7 тактовая частота еще выше (216 МГц против 168 МГц)
  • У F7 суперскалярная архитектура и встроенный DSP — т.е. F7 это платформа с запасом на будущее, которая позволит разработчикам улучшить и оптимизировать алгоритмы работы полетных контроллеров
  • Больше последовательных портов с аппаратной инверсией, так что мы можем использовать всю современную периферию: SBUS, OSD, VTX SmartAudio, SmartPort Telemetry, GPS, управление камерой и т.д. Уже очень много применений этим портам и будет еще больше.

БОльшая частота процессоров F7 теоретически позволяет использовать бОльшие частоты looptime без разгона проца (как это было необходимо на F4 для частоты 32k).

Однако looptime сейчас ограничен возможностями гироскопов. Например, для MPU6000 частота будет всего 8k, если нужна частота 32k, тогда придется использовать более быстрые гиры, например, ICM-20602.

Некоторые платы с F7 имеют 2 набора датчиков (гироскопов). Первый — хорошо известные, проверенные, с низким уровнем шума MPU6000, и ICM-20602 — для достижения частоты 32k.

Производительность процессора (частота)

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

Смотрите про коптеры:  Роботы для покраски и нанесения лакокрасочных материалов в промышленности

Процессор

В настоящее время при изготовлении полётных контроллеров для квадрокоптеров используются 4 основных типа процессора, известных под обозначениями F1, F3, F4 и F7. Это не что иное, как версии ядра микроконтроллера STM32. Не вдаваясь в углублённое сравнение деталей, которым посвящена отдельная статья, на данный момент, начинающим можно рекомендовать F3 или F4.

Процессор полетного контроллера

От процессора будет зависеть то, насколько быстро будут обрабатываться поступающие к нему данные. Процессоры делятся по поколениям: F1, F3, F4, F6. Вот такие странные поколения, где пропущены 2-е и 6-е поколения. Отличаются они частотой работы и архитектурой:

  • F1 — 72MHz;
  • F3 — 72MHz;
  • F4 — 168MHz;
  • F7 — 216MHz.

Сейчас все новые полетные контроллеры поставляются с процессором 7-го поколения, так как обрабатывать фильтры и PID становится все труднее, прогресс шагает километровыми шагами в этой сфере. Но у многих пилотов ПК на процессорах 3-го поколения, так как F3 был самым (да и остается) массовым поколением со стабильной работой.

Прошивки полетного контроллера, их виды

Полетные контроллеры отличаются не только по типу компонентов, из которых они состоят, но и по прошивкам, на которых они работают, то есть программным обеспечением, на котором работает полетный контроллер.

Как уже написано выше, на сегодня самыми популярными прошивками являются:

Что из себя представляет программное обеспечение полетного контроллера — прошивка? Это набор правил и алгоритмов, которые обрабатывает процессор.

А теперь ответ на вопрос, как прошить полетный контроллер? Конкретно для каждой прошивки разработан свой конфигуратор — это специальная программа, которая загружает в полетный контроллер программное обеспечение, а зачем конфигуратор работает в роли графического интерфейса прошивки — чтобы вам было наглядно и удобно настраивать свой квадрокоптер.

Различия между f3 и f4

  • У F4 тактовая частота выше более, чем в 2 раза. 168 МГц против 72 МГц у F3. При этом имеется и сопроцессор, который давал преимущество F3 перед F1
  • На F4 можно использовать частоту луптайм 32 кГц; по сравнению с 8k для плат на F3, но Betaflight рекомендует использовать 8k, в этом случае для прочего функционала остается гораздо больше ресурсов

Looptime — это тема для отдельного разговора. Вот статья про то, всегда ли 32k — это хорошо.

Почему F4 не работают со SmartPort напрямую:

SmartPort — это полудуплексный протокол, т.е. по одному проводу S.Port данные передаются в обоих направлениях (но не одновременно, поэтому «полу-«).

Микроконтроллеры F3 и F7 могут обрабатывать полудуплексные протоколы самостоятельно, так что SmartPort подключается напрямую. 

Кроме того, сигнал SmartPort инвертирован, а F3 и F7 могут самостоятельно инвертировать входящие и исходящие сигналы. Так что тут тоже нет проблем.

F4 тоже можно работать с полудуплексными протоколами, но не может работать с инвертированными сигналами без внешнего инвертора.

Размеры платы полетного контроллера

Монтажная схема полетного контроллера — это расстояние между отверстиями для крепления ПК к раме дрона. В этом вопросе есть стандарт, который состоит из 3 схем:

  • 30,5 × 30,5 мм,
  • 20 × 20 мм,
  • 16 × 16 мм.

Размер платы соответствует размеру дрона, который вы будете собирать, например, 30,5 х 30,5 мм устанавливаются в рамы размером от 200 мм и больше, а на меньшие рамы устанавливаются последующие размеры полетных контроллеров.

Разница между контроллерами на f1 и f3

Кратко о преимуществах F3 над F1

  • Одна и та же частота, но более быстрые операции с плавающей запятой, благодаря отдельному модулю операций с плавающей запятой (мат. сопроцессор)
  • Дополнительный UART порт (COM-порт), итого 3 против 2. Но у F3 имеется отдельный порт для USB, так что при подключении к компьютеру, UART1 будет свободен. На F1 для подключения по USB используется UART1, поэтому на F1 мы и не используем UART1 для периферии. Т.е. получается, что свободно 3 порта, а не 1
  • У всех последовательных портов в F3 имеется аппаратный инвертор сигнала, т.е. любой порт можно использовать с SBUS или SmartPort безо всяких хаков и модификаций
  • Некоторые новые контроллеры на F3 имеют более продуманный дизайн и больше фич по сравнению со старыми на F1

Регулятор напряжения (bec)

На современных (да и не только) ПК есть отдельные контакты для подключения источника потребления на 5V и на 12V, иногда встречаются даже на 9. Хоть сейчас почти все FPV-компоненты рассчитаны на ток в широком диапазоне и их можно подключать даже к аккумулятору, мы все же рекомендуем подключать их к отдельному входу на полетном контроллере, где ток подается стабильным, тогда как в аккумуляторе он будет постоянно «скакать» от нагрузки.

Светодиод состояния

Удобная функция, которая отображает текущее состояние полетного контроллера. Обычно у светодиода есть 2 цвета — красный и синий. В зависимости от того, каким и сколько раз мигает ПК — пилот понимает, все ли в порядке. Эта спецификация всегда указывается с конкретным контроллером.

Сколько бывает портов uart на полетном контроллере?

UART портов много не бывает — чем больше, тем более гибко можно будет настраивать ваш квадрокоптер, а также они будут дублировать друг друг в случае поломки.

Но само количество портов зависит от размеров платы полетного контроллера и от того, как расположены на ней компоненты, а также от типа процессора, который использует ПК. 3-е и 4-е поколение полетных контроллеров (F3-F4) имеют от 3 до 5 UART, а 7-е поколение — 7 и более. Оно и понятно, слабый процессор не сможет физически обрабатывать столько периферии.

F1F3F4F7
2 UART3-5 UART3-6 UART7 UART

Соображения по выбору fc

Большинство моделей, особенно одинаковой ценовой категории, имеют сходные характеристики, но есть различные соображения, которые могут повлиять на выбор. Вот их список:

Типы коннекторов

Это, конечно, не функция, но не рассказать об этом нельзя. На полетном контроллере есть 3 типа соединений между периферией:

  • Пластиковые коннекторы
  • Контактные площадки для припаивания
  • Отверстия для припаивания

Пластиковые коннекторы в основном используются для подключения периферии, которую иногда нужно отключать и снимать, в этом их плюс — быстро снять/подключить. Они не очень прочные, но удобные.

Контактные площадки для припаивания удобны в использовании, но если контакт сильно нагреется во время использования, то есть вероятность, что он оторвется. То же самое и в вопросе о разрыве при сильном натяжении.

Отверстия для припаивания удобны тем, что провод гораздо прочнее будет «сидеть» в пазу. Также можно использовать угловые штифты для более удобного подключения периферии.

Флеш-память и sd-регистратор для чёрного ящика

Встроенная флеш-память используется для хранения данных полётного чёрного ящика, который необходим для настройки и устранения неполадок. Флеш-память более удобна и дешевле в использовании, но данные из неё загружаются очень медленно, а размер от 2 МБ до 16 МБ может ограничить время записи до 3–4 минут полёта.

Многие современные контроллеры имеют встроенную опцию Open Logger, которая позволяет использовать обычные SD-карты для записи данных чёрного ящика. В этом случае карты ёмкостью 2 Гб хватит на нескольких дней полётов.

Если в контроллере нет встроенной флеш-памяти или регистратора на SD-карте, придётся приобрести отдельно внешнее устройство и подключить его через последовательный порт.

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.

Заключение

Как вы заметили, полетный контроллер — это очень важный узел в квадрокоптере и занимает очень много места в теории. И на вопрос, как правильно выбрать полетный контроллер, у вас не должно оставаться этих самых вопросов, а если остались, вы должны понять, для чего вам нужен квадрокоптер, для каких нужд.

Если для гонок и драйва, то одни контроллеры, если для съемки, то другие. Также стоит учитывать ваши навыки, если вы новичок, то не стоит брать дорогие контроллеры с кучей датчиков или наоборот те, в которых абсолютно ничего не настроено и даже нет прошивки.

Также стоит учитывать бюджет, который вы можете потратить, так как цены очень сильно разнятся. Например, SP Racing F7 с OSD для гоночных дронов стоит от 1600 до 2500 рублей, а вот DJI A3 для профессиональной фото- и видеосъемки стоит 50 000 – 60 000 тысяч рублей.

Подведем итоги:

Выбирать полетный контроллер следует из ваших потребностей – для гонок, для съемки или для автономных полетов, а также, а также, на основе статьи, что написана выше.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector