Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу Роботы

Основной процессор

8051 vs AVR vs PIC vs ARM: Семейство микроконтроллеров составляющее основу большинства современных контроллеров полёта. Arduino основан на AVR (ATmel), и сообщество, похоже, сосредоточено на MultiWii, как на предпочтительном коде. Microchip является основным производителем чипов PIC. Трудно утверждать, что одно лучше другого, всё сводится к тому, что может делать программное обеспечение. ARM (например, STM32) использует 16/32-битную архитектуру, при этом десятки используют 8/16-битные AVR и PIC. Поскольку одноплатные компьютеры становятся все менее и менее дорогостоящими, ожидается появление полётных контроллеров нового поколения, которые могут работать с полноценными операционными системами, такими как Linux, или Android.

ЦП: Обычно их разрядность кратна 8 (8-бит, 16-бит, 32-бит, 64-бит), что в свою очередь указывает на размер первичных регистров в ЦП. Микропроцессоры могут обрабатывать только установленное (максимальное) количество бит в памяти за один раз (такт). Чем больше бит может обработать микропроцессор, тем более точной (и более быстрой) будет обработка. Например, обработка 16-битной переменной на 8-битном процессоре происходит куда медленней, чем на 32-битном. Обратите внимание, что код также должен работать с правильным количеством бит, а на момент написания этой статьи лишь немногие программы используют код, оптимизированный для 32 бит.

Рабочая частота: Частота, на которой работает основной процессор. Также по умолчанию её называют «тактовой частотой». Частота измеряется в герцах (циклов в секунду). Чем выше рабочая частота, тем быстрее процессор может обрабатывать данные.

Программная память/Флэш: Флэш-память — это место, где хранится основной код. Если программа сложная, она может занимать много места. Очевидно, что чем больше память, тем больше информации она может хранить. Память также актуальна при хранении данных в полёте, таких как координаты GPS, планы полёта, автоматическое движение камеры и т.д. Код, загруженный на флэш-память, остается на чипе даже после отключения питания.

SRAM: SRAM расшифровывается как «Статическая память с произвольным доступом» и представляет собой пространство на чипе, которое задействуется при выполнении расчетов. Данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются при отключении питания. Чем выше объём оперативной памяти, тем больше информации будет «легко доступно» для расчетов в любой момент времени.

EEPROM: электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) обычно используется для хранения информации, которая не изменяется во время полёта, например настройки, в отличие от данных, хранящихся на SRAM, к которым могут относиться показания датчика и т.д.

Дополнительные порты Ввода/Вывода: большинство микроконтроллеров имеют большое количество цифровых и аналоговых портов ввода и вывода, на контроллере полёта некоторые используются под датчики, другие для связи, либо для общего ввода и вывода. К этим дополнительным портам могут быть подключены RC сервоприводы, системы подвеса, зуммеры и многое другое.

Аналого-цифровой преобразователь (A/D converter/АЦП): Если датчики используют бортовое аналоговое напряжение (обычно 0-3.3В или 0-5В), аналого-цифровой преобразователь должен преобразовать эти показания в цифровые данные. Как и в случае с процессором, количество бит, которое может быть обработано АЦП, предопределяет максимальную точность. С этим связана тактовая частота, с которой микропроцессор может считывать данные (количество раз в секунду), чтобы убедиться, что информация не потеряна. Тем не менее, трудно не потерять часть данных во время такого преобразования, поэтому чем выше разрядность АЦП, тем более точными будут показания, но при этом важно, чтобы процессор смог справиться с той скоростью, с которой отправляются данные.

Sdk и комплекты

Понятно, DJI — не единственный пример. SDK есть у Parrot, 3DR, Skydio, Yuneec (правда 3DR, Yuneec и Parrot работают с open-source-платформами, о них мы поговорим далее). 

По сути сейчас мы наблюдаем процесс формирования целого рынка программного обеспечения для таких программируемых дронов. 

Некоторое ПО, в т.ч. на DJI (несмотря на то, что он не open-source) можно найти на GitHub.

Кстати, образовательные решения тут тоже есть. Например, тот же DJI выпускает специальный комплект из нескольких дронов, рассчитанный на обучение целой группы студентов программированию на Scratch, Python и Swift. 

Помимо проприетарных, есть множество DIY-решений, основанных на популярных универсальных полетных контроллерах. Откровенно говоря, DIY-сообщество в свое время и стало родоначальником всего рынка управляемых дронов. Компании с рынка радиоуправляемых моделей взялись за разработку БПЛА лишь тогда, когда идея стала популярна в народе и можно было построить какие-то бизнес-прогнозы.

DIY-решения обычно опираются на какую-то из доступных систем управления (автопилотов), например Ardupilot или Pixhawk. А контроллер подбирается из списка поддерживаемых для выбранного автопилота. Впоследствии его можно даже доукомплектовать оборудованием (если прошивка позволяет это сделать). Под такие решения есть свои универсальные платформы разработки, например MAVSDK (его поддерживают 3DR, Yuneec и Parrot).

По аналогии с 3D-принтерами некоторые производители выпускают кит-комплекты для DIY дронов. К примеру, в упомянутом выше хакатоне ребята работали с дронами «Иволга» отечественного производства. Есть и другие примеры, например, Ardupilot, как производитель, предлагает на рынке собственные наборы, цена на которые варьируется в зависимости от комплектации.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу
Пример комплекта с Aliexpress

На базе open source контроллеров встречаются и промышленные решения.

Начиная с самосборных решений под управлением готового автопилота, некоторые энтузиасты переходят к разработкам собственного автопилота. Так мир open source в этой части постоянно расширяется. Однако это задача не для новичка. Поскольку суть заключается не столько в самом программировании, сколько в решении инженерных задач.

Дополнительные соображения

Функциональность: Производители полётных контроллеров, обычно, стараются предоставить как можно больше функций — либо включены по умолчанию, либо приобретаются отдельно в качестве опций/дополнений. Ниже приведены лишь некоторые из множества дополнительных функций, на которые вы, возможно, захотите взглянуть при сравнении контроллеров полёта.

Демпфирование: даже небольшие вибрации в раме, обычно вызываемые несбалансированными несущими винтами и/или моторами, могут быть выявлены встроенным акселерометром, который, в свою очередь, отправит соответствующие сигналы на главный процессор, который предпримет корректирующие действия. Эти незначительные исправления не нужны или не желательны для стабильного полёта, и лучше всего, чтобы контроллер полёта вибрировал как можно меньше. По этой причине между контроллером полёта и рамой часто используются виброгасители/демпферы.

Корпус: защитный корпус вокруг контроллера полёта может помочь в различных ситуациях. Помимо того, что корпус выглядит более эстетично, чем голая печатная плата, корпус часто обеспечивает некоторый уровень защиты элект. элементов, а также дополнительную защиту в случае краша.

Монтаж: Существуют различные способы установки контроллера полёта на раму, и не все контроллеры полёта имеют одинаковые варианты монтажа:

  1. Четыре отверстия на расстоянии 30.5мм или 45мм друг от друга в квадрате.
  2. Плоская нижняя часть для использования с наклейкой.
  3. Четыре отверстия в прямоугольнике (стандарт не установлен).

Сообщество: поскольку вы создаете кастомный дрон, участие в онлайн-сообществе может значительно помочь, особенно, если вы столкнулись с проблемами или хотите получить совет. Получение рекомендаций от сообщества или просмотр отзывов пользователей, касательно качества и простоты использования различных контроллеров полёта, может также быть полезным.

Аксессуары: Для полноценного использования продукта, помимо самого контроллера полёта, могут потребоваться сопутствующие элементы (аксессуары или опции). Такие аксессуары могут включать, но не ограничиваются ими: модуль GPS и/или GPS антенна; кабели; монтажные принадлежности; экран (LCD/OLED);

Калибровка простых моделей квадрокоптеров

Чтобы откалибровать квадрокоптер перед первым запуском, нужно перевести оба стика пульта управления в нижнее положение, а затем влево до упора. Когда прозвучит длинный звуковой сигнал, а светодиодная подсветка на дроне перестанет мелко моргать, дрон откалиброван и готов к запуску.

Это важно:


Если после калибровки датчиков, квадрокоптер все-таки тянет в сторону, для его качественной стабилизации нужно произвести триммирование (точную настройку). 

Для этого используем триммеры снизу и слева от правого стика на пульте ДУ.

Если квадрик уводит влево, кликните несколько раз на кнопку триммера «вправо». Если замечаете крен вправо, то нажмите на триммере «влево» несколько раз. По аналогии настройте полет дрона вперед/назад.

В идеале, при запуске двигателей дрон должен подниматься в воздух и удерживать положение «без заносов». Добиться этого можно только в закрытом помещении или в абсолютно безветренную погоду.

Опытные пилоты производят триммирование в полете (нужно поднять дрон на высоту не менее 0,5 метра). Как начинающий летчик, можете пробовать настроить коптер на земле. То есть взлететь, увидеть в какую сторону заносит дрон, приземлиться, сделать несколько кликов на нужную кнопку триммера, а затем снова подняться в воздух, чтобы ощутить разницу. И так до тех пор, пока квадрокоптер не зависнет идеально в воздухе.

Медленно, но уверенно. 

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Если не получается…

Если точная настройка квадрокоптера (триммирование) не дает нужного эффекта, возможно дело не в гироскопах. Может случиться, что двигатели расположены не симметрично или повреждены лопасти. Еще одна возможная причина – какому-то из моторчиков не хватает тяги, чтобы ровно поднять дрон в воздух. В этом случае не обойтись без опытного помощника или даже мастера.

Как пожелание…

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!

Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Настройка

Прошивать полётный контроллер необходимо таргетом – OMNIBUS4SD. По умолчанию контроллер был прошит старой прошивкой 3.2.2 OMNIBUS4SD. Я обновил прошивку до стабильной версии 3.5.0.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Для работы приёмника по шине SBUS активируем Serial RX на UART6. Для UART3 устанавливаем IRC Tramp – удалённое управление настройками передатчика.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Если нет желания летать в режиме стабилизации, то отключаем акселерометр и устанавливаем максимально возможную частоту работы для процессора полётного контроллера.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Для облёта настройки PID регулятора в программе оставил по умолчанию, единственное что добавил немного экспонент на основные каналы управления.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Устанавливаем полётные режимы на ваши любимые переключатели. Естественно, надо настроить ARM (активация коптера).

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

В настройках Betaflight OSD располагаем необходимые нам параметры на экране в соответствии с предпочтениями.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Несколько слов скажу про удалённое управление параметрами видеопередатчика через OSD меню Betaflight. Для входа в меню необходимо дизармить коптер, установить стик газа в положение 50%, стик PITCH вверх (UP), YAW LEFT и мы попадаем в экранное меню Betaflight.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Несложный ремонт квадрокоптера cheerson cx10 mini quadcopter

Жил да был квадракоптер

Cheerson CX-10 CX10 Mini 2.4G 4CH 6 Axis LED RC Quadcopter RTF

, как звали его китайские родители, а для остальных он был просто

Cheerson CX-10

.

image

Да и жил он недолго. Недели две четырёхпропеллерный друг радовал хозяина резво летая и выполняя трюки, но вдруг заболел. Перестал работать передний левый электродвигатель. Питомец жалобно жужжал тремя пропеллерами и опрокидывался. Необходимо было оперативное лечение. Как была сварена каша из топора был отремонтирован коптер — в этой статье.

Смотрите про коптеры:  Чучело кота превратили в беспилотный квадрокоптер (видео) -

Добро пожаловать под кат, квадракоптероводы. Здесь мы научимся оказывать помощь вашему маленькому любимцу.

Давайте познакомимся с больным.

Cheerson CX-10 — это миниатюрный радиоуправляемый (диапазон 2,4 ГГц) квадракоптер. Его размер 40 x 40 x 22 мм. Представляет собой двухстороннюю печатную плату с закрепленными в ней четырьмя двигателями и спрятанную внутрь защитного пластикового корпуса, состоящего из верхней и нижней половинок и скрепленные четырьмя винтами. Наружу выступает выключатель и гнездо зарядки для подключения USB шнура (с встроенной примитивной схемой контроля[индикации] заряда).

Откручиваем четыре винта, отщелкиваем четыре защелки возле двигателей (если сломались — легко клеятся дихлорэтаном) и снимаем верхнюю крышку.

На печатной плате видим три микросхемы в QFN-корпусе:

Вынимаем из нижней половинки пластикового корпуса, и переворачиваем. Снизу размещается немного деталей — четыре транзистора, четыре светодиода (синие — передняя часть, оранжевые — задняя), стабилизатор питания, кварц на 16 Мгц, резисторы, конденсаторы и LiPo батарея 3,7 В, 100 мАч.

Оказалось батарея «потекла». Поврежден пленочный корпус. Впервые такое вижу:

Судя по положению повреждений, причина в острых углах корпусов транзисторов и стабилизатора питания, о которые, вероятно, билась, никак не закрепленная в корпусе, батарея. Для профилактики следует приклеить батарею к плате или корпусу двухсторонним скотчем. Электролит залил несколько резисторов и транзистор с маркировкой «004H» (найти даташит не удалось).

Для оценки повреждений отмываю средством для мытья посуды, зубной щеткой и водой:

С раза третьего поверхность очистилась. Результат осмотра — сгнило несколько резисторов, у одного транзистора сильно потемневшие выводы и сохранность выводов под вопросом.

Диагноз понятен. Необходимо хирургическое вмешательство. Выясняю номинал деталей, замеряя сопротивление неповрежденных резисторов возле других электродвигателей. Сопротивление в кОм указано округленно — оно несколько варьировалось при измерении. На точность измерения в Омах влияли старые щупы мультиметра.

Схема

Транзистор, похоже, полевой, но изобразил как биполярный:

Оставалось решить несколько вопросов:

  1. Приобрести резисторы типоразмера 0402.
  2. Купить транзистор с маркировкой 004H или аналог.
  3. Найти паяльник, которым можно было бы припаять такие маленькие детали.

Результат:

  1. Резисторов такого размера нет у оффлайн продавцов, приобрел самые маленькие что были — типоразмер 0603, на 0,6 мм длиннее.
  2. Транзистор опознать по маркировке не удалось, соответственно, ни оригинал, ни аналоги не были куплены. (Возможно это ST7400 (N-Channel MOSFET))
  3. Паяльник был сделан из куска толстой медной проволоки.

К моменту окончания операции:

С помощью сплава Вуда были сняты поврежденные резисторы и транзистор. Пятаки очищены и залужены.

Снятый транзистор осмотрен и с помощью паяльной кислоты его выводы очищены. Выводы оказались неповрежденными и транзистор 004H был возвращен на место.

Снова плата отмыта зубной щеткой — теперь от остатков флюса. Вместо батареи был припаян Li-ion элемент 16850. Коптер включился и по командам пульта четвертый электродвигатель завертелся.
На фото: без пропеллера — «отремонтированный» двигатель.

И финальная фотография — Робоэротика:

Пульт коптера без корпуса.

Полётный контроллер

Сразу хочу предупредить, так как на полётный контроллер интегрирован видеопередатчик, подключать его следует только с установленным пигтейлом и подключенной к разъёму SMA антенне. В противном случае возможен выход передатчика из строя. Данный ПК (ПК — полётный контроллер) по сути, один из многочисленных клонов OMNIBUS4SD, на который установили видеопередатчик.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

На полётном контроллере применена вполне стандартная для таких изделий связка. Процессор STM32F4 и сенсор MPU-6000.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

На плате присутствуют контактные площадки для подключения пищалки и габаритной светодиодной подсветки.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Рядом с антенным разъёмом расположены две кнопки управления видеопередатчиком. Кнопка FR переключает частотную сетку и канал, кнопка POW – мощность.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Для индикации установленной частотной сетки, канала и мощности видеопередатчика применены SMD светодиоды, расположенные в трёх группах, POW, CH, FR.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Короткое нажатие кнопки FR переключает каналы, длительное нажатие (2 секунды) переключает частотную сетку. Однократное нажатие на кнопку POW регулирует мощность –25mW, 100mW, 200mW, 400mW, 600mW.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Для подключения к ПК и настройкам в программе betaflight на полётном контроллере установлен порт – micro usb.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Контроллер оборудован слотом для карточек памяти формата micro sd. При активации логов в прошивке betaflight, становиться доступным запись полётных параметров на карту памяти. Но обычно данной опцией никто не пользуется.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

ESC – порт для подключения полётного контроллера к регулятору. САМ – порт для подключения курсовой камеры.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

PPS/S – для подключения приёмников по шине SBUS. DSM/T – порт для приёмников spectrum.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Контактные площадки портов периферии. Эти порты могут управлять дополнительным оборудованием на коптере, например, камерой – Runcam Split.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


В качестве чипа OSD на данном полётном контроллере применена микросхема AT7456E.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Распиновка полётного контроллера:

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Качество пайки и изготовления контроллера на приемлемом уровне, хотя в некоторых местах я наблюдал остатки неотмытого флюса.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Помогите, знающие люди. проблема с квадрокоптером

Регулятор оборотов 35a 4in1

Плата регулятора интегрирует в себя четыре 32-х битных регулятора с поддержкой DSHOT1200. К плате регуляторов можно подключать аккумуляторные батареи 3-6S. Пиковый кратковременный ток нагрузки – 45А (10 секунд) для каждого из четырёх регуляторов. На плате нет никаких надписей, которые могли бы пролить свет на её происхождение. На странице товара она значится как – Roptor BLHeli_32 35A ESC.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Изначально место пайки питающих проводов было залито чёрным компаундом. После его снятия под ним оказалась вполне приличная пайка. Если нет необходимости укорачивать провода, можно оставить как есть.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Мозгом регуляторов являются четыре 32-х битных процессора

– красный контур. В качестве драйверов регуляторов применены четыре

– синий контур. Зелёным контуром отмечены датчики тока, четыре датчика на каждый из регуляторов и один общий по шине питания.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Силовые мосфеты – M3100M. К сожалению, никакой информации, про них я не нашёл. Подозреваю, что они рассчитаны на 30В и пиковые токи около 100А.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Распиновка регулятора:

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Качество сборки и пайки регулятора неплохое. Видимых огрехов и дефектов я не обнаружил.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Режимы полёта

Ниже приведён список самых популярных режимов полёта, тем не менее не все из них могут быть доступны в полётных контроллерах. «Режим полёта» — это способ, посредством которого полётный контроллер использует сенсоры и входящие радиокоманды для обеспечения стабилизации и полёта БПЛА.

  • ACRO — обычно режим по умолчанию, из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп (беспилотник не может автоматически выравниваться). Актуален для спортивного (акробатического) полёта.

  • ANGLE — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп и акселерометр. Углы ограничены. Будет удерживать беспилотник в горизонтальном положении (но без удержания позиции).

  • HORIZON — сочетает в себе стабильность режима «ANGLE», когда стики находятся вблизи центра и перемещаются медленно, и акробатику режима «ACRO», когда стики находятся в крайних положениях и перемещаются быстро. Контроллером полёта задействуется только гироскоп.

  • BARO (Altitude Hold) — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и барометр. Углы ограничены. Барометр используется для удержания определенной (фиксированной) высоты, когда с аппаратуры управления не подаются никакие команды.

  • MAG (Heading Hold) — режим блокировки курса (направления компаса), беспилотник будет сохранять Yaw ориентацию. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.

  • HEADFREE (CareFree, Headless, Безголовый) — исключает отслеживание ориентации (Yaw) дрона и тем самым позволяет перемещаться в 2D направлении согласно перемещению стика управления ROLL/PITCH. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.

  • GPS/Return to Home — автоматически использует компас и GPS, чтобы вернуться к месту взлёта. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

  • GPS/Waypoint — позволяет беспилотнику автономно следовать по предварительно установленным GPS точкам. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

  • GPS/Position Hold — удерживает текущую позицию с помощью GPS и барометра (если доступен). Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

  • Failsafe (аварийный/отказоустойчивый режим) — если другие режимы полёта заданы не были, беспилотник переходит в режим Acro. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп. Актуален при сбоях в программном обеспечении беспилотника, позволяет восстановить контроль над БЛА посредством ранее предустановленных команд.
Смотрите про коптеры:  Купить детские квадрокоптеры с камерой в интернет магазине Детский Мир

Рекомендации по безопасному использованию батареи для квадрокоптера

Чтобы не вздулся аккумулятор квадрокоптера, не загорелся или вовсе не вывел из строя беспилотник (например, с резкой потерей заряда внезапным падением из-за спада напряжения), мы рекомендуем продумать 5 особенностей использования дрона в жаркое время года.

Даже если вы приобрели самый дорогой квадрокоптер DJI, аккумулятор подчиняется физике и химическим процессам, но никак не известности бренда или уверенности владельца в гарантийном обслуживании — неправильная эксплуатация может быть причиной отказа в бесплатном сервисе.

    1. Защитите от солнцепёка

      Старайтесь в солнечные жаркие дни защитить элемент питания от перегрева, например, обернув в зеркальную плёнку для окон — она отразит прямые солнечные лучи.

    1. Позаботьтесь об охлаждении

      По возможности обеспечьте лучший теплоотвод (установите алюминиевый радиатор, либо проредите прокладку шлейфов и проводки, снимите декоративные части корпуса для лучшего обдува, обклейте чёрные поверхности светлым полимером).

    1. Замените старые батареи на новые

      Когда возникает безотлагательная потребность летать в максимальную солнечную активность в ясную погоду летом (с 11:00 до 14:00), то лучше отказаться от комплектов старых аккумуляторов LiPo для квадрокоптера в пользу новых со свежей датой выпуска — изношенные могут не выдержать.

    1. Ограничивайте нагрузку на аккумулятор

      При отсутствии новых комплектов батарей не испытывайте дрон на пограничных возможностях — откажитесь от трюков и резких движений, старайтесь оказывать минимальную нагрузку по питанию и избегать просадок напряжения, чтобы мягко посадить устройство.

  1. Проверяйте надёжность элементов

    Помните, что дешёвые (восстановленные), некачественные (нет гарантии) и тем более вздувшиеся (старые изношенные) аккумуляторы имеют недостаточное напряжение при низком заряде и могут стать причиной потери квадрокоптера — используйте только надёжные элементы.

Взгляните на примеры батарей, за которые мы несём ответственность в Neovolt в течение 12 месяцев. Главная задача тех, кто продаёт комплекты аккумуляторов для квадрокоптеров — в случае выявления брака (от него не застрахована даже такая именитая смартфонная компания Apple, как показала практика) должна быть возможность замены или возврата средств (если партия отбраковывается целиком, скажем).

Сборка квадрокоптера

Для сборки квадрика я использовал раму – Realacc XS220. Нижняя часть рамы выполнена из карбона 4,3 мм, все остальные карбоновые элементы толщиной 2,7 мм. Моторы – DYS SE2205 PRO 2300KV. Камера – Foxeer HS1177 V2. Приёмник – Frsky XM Micro D16 для аппаратуры TARANIS. Защита моторов (можно не ставить) – KINGKONG Universal Motor Cover Protection.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Процесс сборки подобных коптеров абсолютно стандартный. Единственное на чём хочу акцентировать внимание это защита регулятора оборотов от влаги. Это особенно актуально, когда вы летаете там, где есть густая трава и утром на ней скапливается большое количество росы. Падение в такую траву может привести к короткому замыканию и как следствие выгоранию регулятора оборотов.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Для защиты электронных компонентов от влаги я использую 4–5 слоёв лака ПЛАСТИК 71, после этого покрываю регуляторы двухкомпонентным силиконовым герметиком К-68.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


До начала процесса полимеризации герметик очень текучий, его можно наносить кисточкой. Промазываем герметиком плату регулятора с обеих сторон.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Припаял комплектный конденсатор на 2200µF, и «одел» его в термоусадку.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Чтобы не плодить лишних проводов, пищалку припаял непосредственно к контактам на полётном контроллере.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


К комплектным шлейфам подключил камеру и передатчик.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Теперь можно подключать полётный контроллер к регулятору оборотов. Ещё раз все проверяем на работоспособность и заканчиваем сборку рамы.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Результат двух часов работы (основное время ушло на сушку лака):

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу


Из за установленного электролита, доступ к кнопкам настройки видеопередатчика затруднён. Эту проблему вполне можно решить, используя обычную спичку.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу

Связь

Управление посредством радиосвязи обычно включает в себя RC передатчик/RC transmitter (в беспилотном хобби — радиоаппаратура управления/пульт) и RC приёмник (RC receiver). Для взаимодействия с БПЛА пользователю потребуется как минимум четырёх (и более) канальный RC передатчик. По умолчанию первые четыре канала связаны с:

  • Throttle/Elevation (взлёт и снижение)
  • Yaw (вращение вокруг своей оси влево и вправо)
  • Pitch (движение вперёд и назад)
  • Roll (движение влево и вправо)

Все остальные имеющиеся каналы могут быть задействованы для таких действий как:

  • Арминг (Arming или Arm)/Дизарминг (Disarming или Disarm) — постановка/снятие с охраны моторов.
  • Управление подвесом (панорамирование вверх/вниз, вращение по часовой стрелке/против часовой стрелки, зуммирование)
  • Смена режимов полёта (ACRO/ANGLE и т.д.)
  • Активировать/Задействовать полезную нагрузку (парашют, зуммер или другое устройство)
  • Любое другое применение

Большинство пользователей (пилотов БПЛА) предпочитают именно ручное управление, это ещё раз доказывает, что пилотирование при помощи аппаратуры управления по прежнему является выбором номер один. Сам по себе RC приёмник просто передаёт поступающие от RC передатчика значения, а значит не может управлять беспилотником.

RC приёмник должен быть подключен к контроллеру полёта, который в свою очередь должен быть запрограммирован для приёма RC сигналов. На рынке очень мало полётных контроллеров, которые принимают входящие радиокоманды от приёмника на прямую, а большинство ПК даже обеспечивают питание приёмника от одного из контактных выводов. Дополнительные соображения при выборе пульта дистанционного управления включают в себя:

  • Не все RC передатчики могут обеспечить полный диапазон RC сигналов от 500мс до 2500мс; некоторые искусственно ограничивают этот диапазон, так как большинство используемых RC предназначены для радиоуправляемых автомобилей, самолётов и вертолётов.
  • Дальность/Макс. воздушный радиус действия (измеряется в футах или метрах) RC-системы — практически никогда не предоставляются производителями, поскольку на этот параметр влияют множество факторов, таких как помехи, температура, влажность, заряд батареи и другие.
  • Некоторые RC-системы имеют приёмник, который также имеет встроенный передатчик для передачи данных от датчика (например, GPS-координат), которые в последствии будут отображаться на ЖК-дисплее RC передатчика.

Bluetooth и более поздние продукты BLE (Bluetooth Low Energy) изначально предназначались для передачи данных между устройствами без заморочек сопряжения или согласования частот. Некоторые имеющиеся на рынке контроллеры полёта могут отправлять и получать данные по беспроводной связи через соединение Bluetooth, что упрощает поиск неисправностей в полевых условиях.

Управление по Wi-Fi обычно достигается посредством Wi-Fi роутера, компьютера (в том числе ноутбук, десктоп, планшет) или смартфон. Wi-Fi в состоянии справится как с передачей данных, так и с передачей видеопотока, но одновременно с этим эту технологию сложнее настроить/реализовать. Как и для всех Wi-Fi устройств, расстояние удаления ограничено Wi-Fi передатчиком.

Радиочастота (RF или РЧ)

Радиочастотное (РЧ) управление в этом контексте относится к беспроводной передаче данных с компьютера или микроконтроллера на летательный аппарат с использованием РЧ передатчика/Приёмника (или двухполосного приёмопередатчика). Использование обычного радиочастотного блока, подключенного к компьютеру, позволяет осуществлять двухполосную связь на большие расстояния с высокой «плотностью» данных (обычно в последовательном формате).

Хоть это и не тип связи, самого вопроса, как управлять дроном используя смартфон, достаточно, чтобы уделить ему отдельный раздел. Современные смартфоны это по сути мощные компьютеры, которые по случайному совпадению могут также совершать телефонные звонки.

Инфракрасное излучение (Infrared (IR))

Инфракрасная связь (то что можно найти в каждом телевизионном пульте дистанционного управления) редко используется для управления дронами, так как даже в обычных комнатах (не говоря уже об открытом пространстве) присутствует так много инфракрасных помех, что они не очень надёжны. Несмотря на то, что технологию можно использовать для управления БПЛА, не может быть предложена как основной вариант.

Сенсоры

С точки зрения аппаратного обеспечения, контроллер полёта по сути является обычным программируемым микроконтроллером, только со специальными датчиками на борту. Как минимум, контроллер полёта будет включать в себя 3-осевой гироскоп, но без автовыравнивания. Не все контроллеры полёта оснащаются указанными ниже сенсорами, но они также могут включать их комбинацию:

  • Акселерометр: Как следует из названия, акселерометры измеряют линейное ускорение по трем осям (назовём их: X, Y и Z). Обычно измеряется в «G (на рус. Же)». Стандартное (нормальное) значение, составляет g = 9.80665 м/с². Для определения положения, выход акселерометра может быть интегрирован дважды, правда из-за потерь на выходе объект может быть подвержен дрейфу. Самой значимой характеристикой трёхосевых акселерометров является то, что они регистрируют гравитацию, и как таковые, могут знать, в каком направлении «спуск». Это играет главную роль в обеспечении стабильности многороторного БЛА. Акселерометр должен быть установлен на контроллере полёта так, чтобы линейные оси совпадали с основными осями беспилотника.

  • Гироскоп: Гироскоп измеряет скорость изменения углов по трём угловым осям (назовём их: альфа, бета и гамма). Обычно измеряется в градусах в секунду. Обратите внимание, что гироскоп не измеряет абсолютные углы напрямую, но вы можете выполнить итерацию, чтобы получить угол, который, как и у акселерометра, способствует дрейфу. Выход реального гироскопа имеет тенденцию быть аналоговым или I2C, но в большинстве случаев вам не нужно беспокоиться об этом, так как все поступающие данные обрабатываются кодом контроллера полёта. Гироскоп должен быть установлен так, чтобы его оси вращения совпадали с осями БПЛА.

  • Инерционный измерительный блок (IMU): IMU — по сути, это небольшая плата, которая содержит как акселерометр, так и гироскоп (обычно многоосевые). Большинство из них включают трёхосевой акселерометр и трёхосевой гироскоп, другие могут включать дополнительные сенсоры, например трёхосевой магнитометр, обеспечивающий в общей сложности 9 осей измерения.

  • Компас/Магнитометр: Электронный магнитный компас способный определять магнитное поле Земли и использовать эти данные для определения направления компаса беспилотника (относительно северного магнитного полюса). Этот сенсор почти всегда присутствует, если система имеет GPS вход и доступно от одной до трех осей.

  • Давление/Барометр: Так как атмосферное давление изменяется по мере удаления от уровня моря, можно использовать сенсор давления, чтобы получить довольно точные показания высоты БПЛА. Для расчёта максимально точной высоты, большинство контроллеров полёта получают данные одновременно от сенсора давления и спутниковой системы навигации (GPS). При сборке обратите внимание, что предпочтительнее, чтобы отверстие в корпусе барометра было накрыто куском поролона, это уменьшить отрицательное влияние ветра на чип.

  • GPS:Система глобального позиционирования (GPS) чтобы определить своё конкретное географическое местоположение, использует сигналы, посылаемые несколькими спутниками обращающимися по орбите вокруг Земли. Контроллер полёта может иметь как встроенный GPS модуль, так и подключаемый посредством кабеля. GPS антенну не следует путать с самим GPS модулем, которая может выглядеть и как маленький черный ящик, и как обычная «Duck» антенна. Чтобы получить точные данные местоположения, модуль GPS должен принимать данные от нескольких спутников, и чем их больше, тем лучше.

  • Расстояние: Датчики расстояния все чаще используются на беспилотниках, поскольку GPS-координаты и датчики давления не могут рассказать вам, насколько далеко вы находитесь от земли (холма, горы или здания), либо столкнётесь ли вы с объектом или нет. Датчик расстояния, обращенный вниз, может быть основан на ультразвуковой, лазерной или лидарной технологии (ИК-сенсоры могут испытывать проблемы в работе при солнечном свете). Датчики расстояния редко входят в стандартный комплект полётного контроллера.

Скетч для arduino

Преимуществом выбранного для сборки дрона микроконтроллера является относительная простота работы с ним. Вам не придется читать специальные книги, документы и техническую документацию. Достаточно знать основы программирования Arduino, которые, как вы сейчас убедитесь, не так сложны.

Подсоединив плату MPU-6050 к контроллеру, включите его и перейдите по ссылке.

Нас интересует скетч I2C scanner code, вернее, его код.

Скопируйте программный код, вставьте в пустой скетч, после чего запустите его. Убедитесь, что подключение установлено к 9600 (для этого запустите Arduino IDE через Tools-Serial Monitor). Должно появиться устройство I2C с адресом 0×68 либо 0×69. Запишите или запомните адрес. Если же адрес не присвоился, скорее всего проблема в подключении к электронике Arduino.

Смотрите про коптеры:  Реактивный самолёт своими руками: «Два дебила — это сила» / Блог компании Jet Hackers / Хабр

Затем нам понадобится скетч, умеющий обрабатывать данные гироскопа и акселерометра. В интернете есть множество вариантов, и найти подходящий не проблема. Скорее всего, он будет в заархивированном виде. Разархивируйте скачанный архив, отройте Arduino IDE и добавьте библиотеку (sketch-import library-add library). Нам понадобятся папки MPU6050 и I2Cdev.

Открываем MPU6050_DMP6 и внимательно просматриваем код. Никаких сложных действий производить не придется, но если был присвоен адрес 0×60, то необходимо расскоментировать строку в верхней части (ее можно найти за #includes) и написать верный адрес. Изначально таv указан 0×68.

Загружаем программу, открываем окно монитора через 115200 и просто следуем инструкции. Через несколько мгновений вы получите данные с гироскопа/акселерометра. Затем следует провести калибровку датчиков.

Установите плату на ровную поверхность и запустите скетч MPU6050_calibration.ino (легко ищется в интернете). Просмотрите код, по умолчанию в нем указан адрес 0×68. После запуска программы у вас появится информация по отклонениям (offset). Запишите ее, она нам понадобится в скетче MPU6050_DMP6.

Все, вы получили функционирующие гироскоп и акселерометр.

Строим квадрокоптер. часть 3. прошивка и настройка.

Всем привет!

Пожалуй, начну свой пост с обращения к аудитории Пикабу в целом и к 661 человеку (кто до сих пор со мной, несмотря на моё поведение) в частности. Поздравляю всех с Новым годом и  приношу свои искреннейшие извинения за то, что столько времени не постил, а также благодарю за терпение =)

По правде говоря, какое-то время назад меня начала сильно мучить совесть. Отдельное спасибо за это товарищам: @Bakut8536, @viktorq, @bacara1138 и @mr.Shify за то, что пинали меня,  побуждая к действию.

Внимание, впереди очень много картинок))))

С предыдущего поста прошло очень много времени, теперь мой коптер выглядит вот так:

Что изменилось:

1. Рама – поменял на более легкую: во взлетной массе коптер потерял примерно 180 граммов, плюс развесовка стала более сбалансированной (аккум цепляется под низ, между штангами, @HellKern, я поправил =) теперь при прикреплении подвеса аккум можно сдвинуть к хвосту, и баланс всегда будет оптимальным);

2. Регуляторы – да,  многие  говорили, что г@#но, и я сам в этом убедился: один очень быстро начал перегреваться и сгорел. По рекомендации @OTR1UM взял Hobbywing Opto 20A – работают без нареканий.

3.  Моторы – на одном (или двух) нашел косяк изоляции (разное сопротивление между фазами), заменил на новые.

Остальное (чего немного) осталось тем же.

Итак, всё же часть третья. Колдовство с контроллером.

Для того, чтобы научить нашу “птичку” летать, нужно залить в контроллер прошивку и провести первичные калибровки. Для APM мы будем использовать программу Mission Planner.

Качаем, устанавливаем. Нужные драйвера должны встать сами вместе с программой.

Запускаем планнер.

Так выглядит его стартовый экран. Пока все параметры в нулях. Подключаем коптер через USB, но НЕ НАЖИМАЕМ кнопку Connect. В выпадающем списке портов должен появиться новый. Также важный момент: подключайте напрямую к компу, а не через хаб.

У меня в компе своих два, поэтому новым оказался COM4. У вас может быть какой-либо другой.

Нажимаем  кнопку Initial setup, а затем кнопку Wizard.

Открывается окно, в котором у нас пойдет первичная настройка.

Шаг 1. Выбор типа нашего дрона. Здесь выбираем Мультиротор (думаю, без комментариев).

Шаг 2. Выбираем композицию. У меня классический типа X, квадрокоптер.

Шаг 3. Указание COM-порта. Здесь указано, что в диспетчере устройств COM-порт будет указан как “Arduino Mega 2560” (для APM) или “PX4 FMU” (для Pixhawk). Я заглянул в диспетчер – да, на 4 порте висит Arduino Mega 2560. Выбираем COM4, жмём Next, заливается прошивка.

При прошивке программа может сказать, что плата устаревшая, поэтому будет залита последняя выпущенная прошивка. Жмем ОК.

Шаг 4. Выбираем более конкретную раскладку коптера. Почему-то тот, что слева внизу, появился во второй раз о_О. Мой вариант – классический X-квадрокоптер.

Шаг 5. Калибровка акселерометра.

Если у вас будет включен звук, то каждую манипуляцию вам будет наговаривать экранный диктор. Сначала было стрёмно, потом смешно))) Нажимаем Start. Появится надпись:

Нужно будет поочередно расположить коптер в 6 разных плоскостях (после каждого замера жмем Continue):

– горизонтально (ставим на стол или на пол)

– на левый бок (желательно прислонить его к чему-либо вертикальному, так будет точнее), я прислонял к компу или шкафу. Аналогично для правого бока, носа и хвоста.

– кверху брюхом (переворачиваем и прислоняем к столу снизу).

Главное – не делать больших задержек (больше 20с примерно) между замерами, иначе придется калибровать заново.

Как сделали – переходим к компасу.

Шаг 6. Калибровка компаса. Компас (у меня совмещенный с GPS) должен быть в “боевом” состоянии (то есть установлен и зафиксирован).

Дальше жмем Live Calibration и начинается веселье: нам нужно этим самым компасом вокруг коптера описать сферу. То есть, мы держим коптер и поворачиваем его в разных плоскостях.. На экране на координатном пространстве будет рисоваться сфера:

И таким манером крутим коптер, пока не наберется нужное количество точек. Чтобы быстрее набралось – стараемся накрыть белые точки. Появится подобное окошко – всё хорошо, идем дальше:

Переходим к питанию:

Шаг 7. Вводим данные по тому, как у нас идет питание. У меня такая же девайсина, как на картинке, для нее настройки я указал. Выставляем также емкость аккумуляторов.

Следующим шагом программа спросит, есть ли сонар  – пропускаем и переходим к радиоаппаратуре. Видим вот такое:

Затем включаем пульт (процедуру привязки и настройки аппы лучше гуглить отдельно для своей аппаратуры и приемника) и жмем Continue:

Шаг 8. Проверка аппаратуры: дергаем стики в разные стороны, реагирует ли аппаратура на дергания стиков, и правильно ли их воспринимает. Правильным результатом будет Throttle на левом стике вперед-назад, Yaw на нем же вправо-влево, Pitch на правом вперед-назад, и Roll на нем же вправо-влево. Конечные значения должны быть примерно 980-1000 для минимума, 2000-2020 для максимума. Если у вас не так – жмем Calibrate Radio и гоняем все стики в крайние положения, затем жмем ОК.

У меня на 5 канале стоит шестипозиционная комбинация двух стиков – это я делал для полетных режимов. Это тоже берем из мануалов к своей аппаратуре. Для начала можно не  морочиться и  просто назначить три режима одному тумблеру.

Шаг 9. Установка  режимов. Я себе поставил набор, как на картинке.

RTL – это возвращение домой и посадка (на случай, если потеряю его в небе,  один раз этот режим спас мне коптер). Коптер выходит на высоту 15 метров, на ней возвращается по прямой  к координатам вылета, спускается на высоту 3 метра, затем переключается в режим плавной посадки;

Land – это просто посадка (чтобы с непривычки не ахнуть его об землю);

Loiter – режим удержания точки;

Althold – режим удержания высоты;

Stabilize – самый обычный режим полета со стабилизацией по горизонту.

Зеленый курсор показывает, какой режим сейчас выставлен на аппаратуре (именно поэтому у меня такой бардак в их последовательности). Меняем режим на аппаратуре – выставляем то, что предназначается текущему положению назначенного переключателя. В конце проходим по всем, проверяем и жмем Save Modes.

Шаг 10. Проверяем настройки. Если у вас рабочий стол не у окна, то, скорее всего, GPS найден не будет, так что первая плашка останется красной. В противном случае – будет зеленой.

Проверяем, не установлены ли у  нас пропеллеры и пробуем заармить (запустить) моторы. Для этого стики на аппаратуре уводим до упора вниз и друг к другу.

К слову, для дизарма (отключения) моторов  делаем тоже самое, но стики направляем друг от друга.

Последняя плашка должна стать зеленой. Жмем Next.

Шаг 11. Настройка Failsafe. Здесь мы  выбираем поведение коптера в нештатной ситуации (садится батарея, потеряна связь с наземной станцией, потеряно значение “газа”).

В первом случае я даю установку на возврат домой,

во втором – смысла никакого, т.к. у меня не наземная станция,

в третьем – отключение передатчика (аппаратуры) – тоже возврат домой.

Шаг 12 для тех, кто боится потерять коптер до получения необходимых навыков – настройка “купола”, за который  коптер не сможет улететь.

Здесь всё просто – при установленной галке ставим параметры, ограничивающие полет: высота, радиус, высота, на которой он будет возвращаться домой в режиме RTL.

На этом первичная настройка контроллера закончена. Жмем Next до упора и отключаем коптер от компьютера.

К настройкам можно будет всегда вернуться в разделе Initial setup (для этого коптер подключаем по USB и жмем Connect, если не поключается, играем скоростью – это параметр в выпадающем списке рядом с COM-портами) в меню Mandatory Hardware:

Теперь пара слов о калибровке регуляторов. Эта процедура нужна для того, чтобы ваши регуляторы понимали, какому положению стика газа соответствуют определенные обороты моторов. ВАЖНО: калибровку проводить только со снятыми пропеллерами!

1. Включаем пульт и переводим стик газа в крайнее верхнее положение.

2. Подключаем аккумулятор. Контроллер будет моргать желтым, красным и синим.

3. Отключаем аккумулятор и снова подключаем. Регуляторы издадут несколько серий сигналов:

сначала количество банок аккумулятора (у меня 4), затем ещё дважды (это сигнал, что  максимальный газ записан).

4. Переводим газ в крайнее нижнее положение. Регуляторы дадут длинный сигнал, подтверждая, что минимальный газ записан и  калибровка окончена.

5. Плавно поднимаем газ – моторы начнут вращаться, набирая обороты по  мере набора газа.

На этом всё! Всем ещё раз спасибо за терпение и внимание!

Искренне ваш,

Чем занимается полетный контроллер

Насколько легко или сложно управлять конкретным дроном, в том числе и программировать его, определяет полетный контроллер и его программное обеспечение. Именно на него ложится задача управления физикой полета. Благодаря контроллеру оператору достаточно знать только базовые понятия и определения, и нет необходимости защищать докторскую по аэродинамике, чтобы совершить первый полет.

Контроллер решает классические задачи по:

  • ориентации беспилотника вокруг его центра масс;
  • ориентации центра масс беспилотника в пространстве;
  • движению БПЛА по маршруту;
  • избежанию коллизий с другими беспилотниками, если это групповой полет, или с иными объектами. Например, есть много разработок безопасных дронов, которые не сталкиваются с людьми, — все зависит от конкретной задачи;
  • управлению полезной нагрузкой — камерой, захватами для груза и т.п.;
  • передаче информации, в частности, приему команд с пульта, если управление осуществляется вручную;
  • корректировке полета, в т.ч. в больших формациях.

Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу
Полетный контроллер Arducopter
Строим квадрокоптер. Часть 3. Прошивка и настройка. | Пикабу
Полетный контроллер DJI A3

Полетные контроллеры присутствуют на рынке как самостоятельно, так и в составе готовых дронов.

Среди готовых решений широко известны китайские DJI. Вслед за полетным контроллером, шесть лет назад, китайцы предложили SDK, с которым можно создавать вполне профессиональные решения. Вот лишь небольшой список уже решенных задач:

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector