QuadroControl II Bordelektronik für Quadrocopter

QuadroControl II Bordelektronik für Quadrocopter
Nachbauanleitung / Bedienungsanleitung
1. Funktionsweise:
Die QuadroControl II Bordelektronik dient der Steuerung eines
Hubschraubers mit vier Rotoren, eines Quadrocopters.
Die Kontrolle der Flugrichtung und der Flughöhe erfolgt dabei
lediglich über die Drehzahldifferenzen der einzelnen Rotoren.
Zwei der Rotoren drehen rechts herum, die anderen beiden
drehen links herum, um das entstehende Drehmoment um die
Hochachse auszugleichen. Ein Heckrotor wie bei
konventionellen Hubschraubern wird somit nicht benötigt.
Drehen die hinteren Rotoren schneller als die vorderen, wird sich
der Quadrocopter nach vorne bewegen. Drehen die linken
Rotoren schneller als die rechten, wird das Modell nach rechts
fliegen, usw. Soll der Quadrocopter um die Hochachse z.B. nach links gesteuert werden, werden
die links drehenden Rotoren verlangsamt, und die rechts drehenden Rotoren beschleunigt.
Damit das Modell überhaupt stabil fliegen kann, ist eine permanente Regelung der
Rotorgeschwindigkeiten erforderlich. Das erledigt die QuadroControl II Bordelektronik. Sie misst
mit Hilfe von drei Drehratensensoren die Bewegung des Modells um alle drei Achsen im Raum
und wirkt einem Abdriften entgegen.
Weiterhin verfügt die QuadroControl II Bordelektronik über zwei Open – Collector Ausgänge, mit
denen man Zubehör wie eine z.B. Kamera oder Landeleuchten über die Fernsteuerung steuern
kann. Eine LoBat - LED mit zwei Warnstufen (unterschiedliche Blinkfrequenzen) dient der
Warnung bei zu niedriger Akkuspannung.
2. Features:
Hardware
- Unterstützung von Bürsten- und BL – Motoren
- Passt auch auf das X-UFO
- Stromverteilung für BL - Regler auf Platine integriert
- Leistungsteil für Bürstenmotoren bereits integriert
- Ansteuerung der BL - Regler via PPM oder I²C-Bus
- Microcontroller: ATmega 168 / 8 MHz
- Sensorik: 3x NEC-Tokin CG-L43 oder Murata ENC03 - Drehgeschwindigkeitssensoren
- jeder beliebige PPM-Empfänger möglich, an dem man das PPM-Signal abgreifen kann.
- Platine: tragendes Bauteil, Akkuhalterung integriert
- Zusätzlicher Spannungsregler für externe Beschaltung bestückbar.
- 5 Schaltkanäle:
- 3 fest belegt für LED-Beleuchtung / Statusausgaben
- 2 frei belegbar (Kanal 5/6, z.B. für Kamera, Landeleuchten, etc.)
- Die Platine ist für den einfachen Aufbau komplett mit bedrahteten Bauelementen ausgestattet.
Software
- Reglertakt: 1 kHz im Bürstenmodus und I²C-Modus, 500 Hz im (PPM-) BL - Modus
- PPM - Ansteuerfrequenz für BL - Regler wählbar zwischen 50 und 500Hz
- Reglerart: 3x Software PID - Regler (für Roll, Nick und Gier)
- Im Programmiermodus sind alle Parameter per einfacher 4-Kanal-Fernbedienung anpassbar!
- Kein PC zur Parametrierung erforderlich!
- Kein Display erforderlich, Kontrolle der Parameter erfolgt über einfach zu interpretierende
LED-Muster!
- X - oder + - Flugmodus konfigurierbar
- Jede Standard-PPM-4-Kanal-Fernbedienung per Programmiermodus einlernbar!
Zuordnung Knüppel <> Kanal ist egal! (Anlernen dauert weniger als eine halbe Minute!)
3. Sicherheitshinweise:
Ich garantiere nicht für fehlerfreies Verhalten der Elektronik oder der Software! Sie
benutzen die Elektronik und die Software auf eigene Gefahr! Sie allein tragen die
Verantwortung für einen vollständigen Test des Gesamtsystems! Jedes Fluggerät - auch
ein Quadrocopter- ist potenziell gefährlich und kann bei unsachgemäßer Benutzung oder
im Fehlerfall Schäden an Leib und Leben sowie an Sachgegenständen verursachen! Ein
Quadrocopter gehört deshalb nicht in Kinderhände! Eine Modellflughaftpflichtversicherung
ist vor dem ersten Start abzuschließen, da die meisten Privathaftpflichtversicherungen
keine Schäden durch Flugmodelle absichern! Nicht über Personen oder Tiere fliegen!
Beachten Sie bitte auch die Garantieausschlusserklärung am Ende dieses Dokuments.
4. Nachbau Schritt für Schritt:
Industriell gefertigte QuadroControl II Platinen gibt es käuflich zu erwerben.
Einen Link zum Shop findet man unter www.tt-tronix.de. Wer sich die Platine selbst herstellen
möchte liest bitte die Tipps unter Abschnitt 4.1., wer eine fertige Platine hat, legt unter Abschnitt
4.2. sofort mit der Bestückung los.
4.1. Ätzen und Vorbereiten der Platine
-
Die QuadroControl II Platine hat ein einseitiges Layout und kann mithilfe der Vorlage von
www.tt-tronix.de geätzt werden.
-
Beim Ausdrucken der Platinenvorlage auf Folie ist darauf zu achten, dass die
Seitenanpassung ausgeschaltet bzw. die Skalierung auf 100% gesetzt wird. Ansonsten
passen die Bauteile möglicherweise nicht.
-
Als Drucker sollte man möglichst einen Laserdrucker verwenden.
-
Für das Platinenmaterial empfehle ich, Bungard - Material zu verwenden.
Erfahrungsgemäß werden damit die besten Ergebnisse erzielt.
-
Der eigentliche Ätzvorgang soll an dieser Stelle nicht erläutert werden, da dies den
Rahmen dieses Dokuments sprengen würde. Hierfür gibt es viele gute Anleitungen im
Internet. Siehe dazu auch die Links unter www.tt-tronix.de
-
Nach dem Ätzen ist die Platine sorgfältig auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungen zu
überprüfen!
-
Alle Löcher sollten mit einem 0,8 mm Bohrer gebohrt werden außer den folgenden:
1,0 mm: alle Stiftleisten, IC4 und IC5
1,5 mm: Löcher für Plastikzapfen der Gyros und Anschlusskabel im Leistungsteil
2,0 mm: Löcher für Akku-Anschluss
3,5 mm: Befestigungslöcher
-
Die Schlitze für das Platinenhalteband werden mit einem 2,0 mm Bohrer gemacht. Dazu
sind mehrere Löcher hintereinander zu bohren, so dass der Schlitz entsteht.
4.2. Bestückung der Platine
-
Die Bestückung erfolgt gemäß der folgenden Bestückungspläne, der Platinenfotos und des
Schaltbildes.
-
Die Bestückung wird auf der Kupferseite mit den SMD - Teilen begonnen und auf der
Bestückungsseite abgeschlossen. Die Stückliste gibt die empfohlene Reihenfolge vor.
-
Die Hinweise in der Stückliste sind zu beachten.
4.3. Bestückungspläne / Platinenfotos
Grün: Bauteile für Zusatzstromversorgung (für spätere
Erweiterungen => z.B. Tricopter)
brauchen nicht bestückt werden
Rot: Bauteile nur bei Benutzung von
Brushless-Motoren erforderlich.
Blau: Beschriftung für Lötbrücken auf
der Rückseite der Platine (siehe Text)
Pink: Teile werden nicht bestückt
Detailfoto
T1..T4:
Die Plastiknase zeigt nach links.
4.4. Schaltbild
4.5. LED - Stecker
Die Parametrierung der QuadroControl II erfolgt mithilfe des Fernsteuersenders. Zur Kontrolle
der Parameter benötigt man einen Stecker 5 Leuchtdioden. Für den Bau dieses Steckers
benötigt man einen Pfostenstecker für Flachbandkabel oder eine zweireihige Buchsenleiste, 5
LEDs und 5 Widerstände mit 330 Ohm (Bauteile sind in der Stückliste aufgeführt). Die Teile
werden gemäß Schaltbild bzw. Foto zusammengelötet.
Für den Parametrierbetrieb wird dieser Stecker auf die Stiftleisten +5V und –OC (siehe
Zeichnung rechts) gesteckt.
4.6. Programmierinterface („quick’n’dirty“)
Um nach dem Aufbau die Firmware in den Mikrocontroller zu brennen, benötigt man ein
Programmierinterface, welches leicht aus einer Handvoll Bauteile (in der Stückliste aufgeführt)
zusammengebaut werden kann. Die Verdrahtung erfolgt ohne Verwendung einer Platine
gemäß dem folgenden Schaltbild und den Fotos. Gegebenenfalls kann man die Bauteile nach
dem Löten und Testen (!) mit Heißkleber versiegeln.
Die Länge der Flachbandleitung sollte
20 cm nicht überschreiten.
4.7. Alternative Programmieradapter
Alternativ kann auch der SerCon – Programmieradapter von www.mikrocontroller.com
verwendet werden. Dazu ist dieser mit dem Anschluss „ISP1“ an JP9 auf der QuadroControl II
zu verbinden. Ebenfalls nutzbar sind der AVR ISP (MK II) und das STK500 von ATMEL.
4.8. Akkuhalteband
Die QuadroControl II hat eine integrierte Akkuhalterung. Zur Befestigung des Akkus benötigt
man ein Halteband. Hierzu hat sich „KLETT 1000“ (von Reichelt) bewährt. Damit der Akku
durch die Lötstellen der Platinen keinen Schaden nimmt, ist der mittlere Bereich (dort, wo der
Akku platziert wird) mit selbstklebenden Schaumstoff zu polstern.
4.9. Stückliste
Die folgende Stückliste gibt die empfohlene Einbaureihenfolge vor.
QuadroControl II
Referenz
T1..T4
Wert
IRFR 1205
Hinweis
4
Reichelt
IRFR 1205
8
Drahtbrücken
Silberdraht
Drahtbrücken bestücken außer die
4 Brücken bei R4, R6, R8, R10
(optional)
SILBER 0,6MM
5
R1, R4, R6, R8,
R10
R5, R7, R9
R2
D1
IC2
10k
METALL 10,0K
220Ohm
3,3kOhm
1 N 4007
TLC274
METALL 220
METALL 3,30K
1N 4007
TLC 274 DIL
3
1
1
1
1 IC1
11 C2, C3, C5,
C7, C10, C11,
C12, C20, C23,
C30, C40
1 C8
3 C21, C31, C 41
2 R23, R24
3 R3, R25, R26
10 R11..R15, R17,
R18, R22, R32,
R42
3 R20, R30, R40
3 R21, R31, R41
1 R16
5 T5..T9
1 IC3
1 L1
1 SDA/SCL, JP9,
JP8
1 Stiftleisten 1r.
Fassung
100nF
100nF
10nF
3,3kOhm
220Ohm
1kOhm
C1
C4, C6
C9
1000µ/16V
10µ/25V
10µ/25V
1
1
IC4
IC5
7805
z.B. 7805
3
GY_ROLL,
GY_NICK,
GY_GIER
ENC-03 oder
CG-L 43
1
optional für zus. Spannungsversorgung.
3,9kOhm
15kOhm
10k
BC337-40
Einbaulage beachten!
LP2950ACZ3,0 Einbaulage beachten!
10 µH
Stiftl. 2r.
Stiftleisten passend kürzen und einlöten.
1
2
1
1
Polung beachten!
Einbaulage beachten! Beinchen vorm
Bestücken passend zusammendrücken.
Einbaulage beachten!
GS 28P-S
Z5U-5 100N
Z5U-5 100N
Z5U-5 10N
METALL 3,30K
METALL 220
METALL 1,00K
METALL 3,90K
METALL 15,0K
METALL 10,0K
BC 337-40
LP2950ACZ3,0
SMCC 10µ
SL 2X13G 2,54
Alle restlichen Stiftleisten passend kürzen SL 1X36G 2,54
und einlöten.
Polung beachten!
RAD 1.000/16
Polung beachten!
RAD 10/35
Polung beachten!
RAD 10/35
optional für zus. Spannungsversorgung.
Einbaulage beachten!
µA7805
Einbaulage beachten!
optional für zus. Spannungsversorgung.
Gyroskop-Sensor, Einbaulage beachten, -/-
GY_GIER mit 2 Silberdrähten befestigen
(siehe Platinenfotos)
IC1
Atmega168
Einbaulage beachten, in die Fassung
ATMEGA168-20DIP
einsetzen.
+AKKU, -AKKU Akku-Verbinder z.B. Tamiya oder Multiplex-Stecker
z.B. TAM-ST
Sonstiges
Wert
Hinweis
Reichelt
1
Platinenmaterial Nur für Selbst – Ätzer erforderlich...
FR4, einseitig,
Bungard
BEL 160x100-1
1
Klettband
KLETT 1000 von Reichelt
KLETT 1000
Kabelmaterial
Nicht vergessen, falls nicht vorhanden!
LED-Stecker
Referenz
1 -
Wert
Pfostenstecker 2x5P
Reichelt
PFL 10
5
D1..D5
LED grün
LED 5MM R GN
5
R1..R5
330 Ohm bedrahtet
METALL 330
Programmierinterface
Referenz
Wert
1 BU1
Sub-D-Buchse 9P (weiblich)
4 R1..R4
4,7kOhm bedrahtet
2 D1, D2
5,1V Z-Diode
1 T1
BC548
1 Posthaube für Sub-D-Buchse 9P
1 Flachbandkabel 6P
1 Pfostenstecker 2x3P
Reichelt
D-SUB BU 09
0,6W 4,7k
ZD 5,1
BC 548C
KAPPE CG9G
AWG 28-10G 3M
PFL 6
5. Inbetriebnahme der QuadroControl II
5.1. Kontrolle der Bestückung
Nach dem Aufbau der Platine ist diese sehr sorgfältig auf Bestückungsfehler (z.B. Bauteile
vertauscht, falsche Polarität bei Diode, Spannungsregler, Elkos oder ICs) und Kurzschlüsse
(Lötkleckse, Ätzfehler, sich berührende Bauteilanschlüsse, etc. ) zu überprüfen.
5.2. Test der Versorgungsspannungen
Jetzt wird die Platine das erste Mal mit Spannung verbunden. Dabei sollte möglichst über ein
geregeltes Labornetzteil an den Anschlüssen +AKKU und –AKKU eine Spannung von ca. 12V
angeschlossen werden. Auch ein Steckernetzteil mit einer Gleichspannung von 12V kann
verwendet werden.
Achtung: Bis sichergestellt ist, dass alles korrekt funktioniert, sollte aus Sicherheitsgründen
kein Akku an die Platine angeschlossen werden.
-
Digitalversorgung (5V)
Diese Spannung wird an folgenden Punkten gegen Masse gemessen und sollte zwischen
4,9V und 5,1V liegen.
- Kondensator C3 bzw. C4
- IC2, Pin 4
- IC1, Pin 7 und Pin 20
-
Analogversorgung (3V)
Diese Spannung wird an den Kondensatoren C20, C30 und C40 gegen Masse gemessen
und sollte zwischen 2,9V und 3,1V liegen.
-
Virtuelle Masse für Operationsverstärker
Diese Spannung wird an Pin 5, 10 und 12 von IC2 gegen Masse gemessen und sollte
genau die Hälfte der Analogspannung (1,5V) betragen.
5.3. Programmieren des Mikrocontrollers
Das Programmieren des Mikrocontrollers erfolgt mithilfe der freien Software „PonyProg2000“
(www.lancos.com).
1. Konfiguration von „PonyProg2000“
Unter dem Menüpunkt „Setup, Interface Setup...“ öffnet
sich das nebenstehende Dialogfenster. Die
Einstellungen sind wie gezeigt zu setzen.
Hier ist der serielle Anschluss (COM), mit dem das
Programmierinterface verbunden werden soll,
auszuwählen.
2. QuadroControl II mit PC verbinden
Das Programmierinterface verbindet eine freie serielle Schnittstelle des PCs
(keinen USB - Seriell - Wandler verwenden!) mit der QuadroControl II Platine. Pin1 des
Programmieranschlusses JP8 ist mit einem kleinen Kreis rechts neben der Drahtbrücke
gekennzeichnet! JP8 ist dabei für den Quick’n’dirty-Adapter vorgesehen, JP9 für den SerConAdapter. Pin 1 von JP9 wird dabei ebenfalls durch einen kleinen Kreis gekennzeichnet.
Achtung: Der Programmierjumper „PRG“ darf während des Programmiervorganges
nicht gesteckt sein! Es kann sonst einer der Motoren anlaufen! Für den regulären
Betrieb des Quadrocopters ist der Jumper zu stecken.
3. Spannungsversorgung anschließen
4. Programmierung mit „PonyProg2000“
Die Programmierung erfolgt
wie rechts dargestellt. Die
HEX - Datei (Software) heißt
„quadrocontrol_II_x_yy.hex“
und ist unter
www.tt-tronix.de im
Downloadbereich verfügbar.
Die Programmierung der Fuses erfolgt
wie im Bild rechts gezeigt. Die
Konfiguration ist sorgfältig zu
überprüfen, bevor die Bits mit „Write“
geschrieben werden.
Achtung: Eine falsche
Programmierung der Fuses kann
dazu führen, dass der
Mikrocontroller unbrauchbar wird!
Die Fuses brauchen nur einmal programmiert werden. Ein erneutes Programmieren der Fuses
beim Aufspielen einer anderen Software ist also nicht erforderlich.
Nach dem Programmieren sollte bei eingestecktem LED-Stecker nebenstehende
Anzeige zu erkennen sein.
Nach kurzer Zeit leuchtet nur noch die vordere LED.
Jetzt wird die Spannungsquelle wieder abgeklemmt und mit der Konfiguration
der Flugmodi fortgefahren.
5.4. Konfiguration der Flugmodi
Es gibt zwei Einstellungen, die vor dem Einbau in den Quadrocopter über Lötbrücken zu
erledigen sind. Die Position der Lötbrücken ist aus dem Bestückungsdruck rechts neben IC1
ersichtlich (Pin 15: X/+, Pin 16: B / BL).
1. X - oder + -Formation
Lötbrücke X/+ offen: X-Formation, d.h. der Quadrocopter hat zwei Rotoren vorne und
zwei Rotoren hinten.
Lötbrücke X/+ geschlossen: +-Formation, d.h. der Quadrocopter hat in jede
Flugrichtung einen Rotor.
2. Bürstenmotoren oder BL - Motoren
Lötbrücke B / BL offen: Es sollen Bürstenmotoren verwendet werden.
Lötbrücke B / BL geschlossen: Es sollen bürstenlose Motoren verwendet werden.
5.5. Anschließen der weiteren Komponenten / Einbau in den Quadrocopter
- Der Einbau der QuadroControl II Bordelektronik erfolgt gemäß folgenden
Blockschaltbildern.
- Es ist dafür Sorge zu tragen, dass die Drehrichtungen der einzelnen Rotoren der
jeweiligen Skizze entsprechen.
- Bauanleitungen für den X-Rahmen (BigQuadro) und die dazugehörigen Motoreinheiten
finden sich unter www.tt-tronix.de .
Folgende Komponenten werden jetzt verdrahtet:
- Ein Modellbau – Empfänger, der ein PPM - Multisignal herausgibt. Es gibt Empfänger,
die dieses Signal an einem Steckplatz herausgeben. Verfügt man über einen
Empfänger, der das nicht kann, muss das Signal im Empfänger abgezweigt werden.
Der Anschluss für den Empfänger ist auf der Platine mit „Rec.“ bezeichnet.
-
vier Bürstenmotoren mit Getriebe
Hinweis: Beim Einbau muss unbedingt beachtet werden, dass direkt an den Motoren je
eine Freilaufdiode (z.B. 1N4007) angebracht wird! Die Dioden werden mit der Katode
(Ringmarkierung) an „+“ und mit der Anode an „-DC“ verbunden.
Macht man das nicht, können die MOSFETs für die Motoransteuerung zerstört
werden!
Beim X-UFO sind diese Dioden bereits eingebaut, hier besteht kein Handlungsbedarf.
-
oder vier BL – Regler (Empfehlung: BL-Ctrl von H. Buss (www.mikrocontroller.com) mit
Motoren.
Hinweis: Jeder Regler wird über eine Stromzuführung (Querschnitt: 0,75mm²) und ein
Servokabel mit der Elektronik verbunden. Bei dem Letzteren wird eigentlich nur das
PPM - Signal benötigt. Es hat sich aber in der Praxis bewährt, wenn dieses Kabel
dennoch mit allen drei Leitungen (Masse, 5V und PPM) ausgeführt wird, damit man
den Regler bei Bedarf direkt an einem Modellbau - Empfänger testen kann.
Achtung: QuadroControl II wurde nur mit BL-Ctrl getestet! Das PPM-Signal ist
nicht standardgemäß (wegen der bei Quadrocoptern erforderlichen hohen
Ansteuerfrequenz), so dass andere BL - Regler evtl. nicht mit QuadroControl II
zusammenarbeiten!
1. X - Formation mit Bürstenmotoren
2. X - Formation mit BL – Motoren (PPM)
3. X - Formation mit BL – Motoren (I²C)
4. + - Formation mit Bürstenmotoren
5. + - Formation mit BL – Motoren (PPM)
6. + - Formation mit BL – Motoren (I²C)
5.6. Verdrahten der Beleuchtung
Gemäß der nebenstehenden Abbildung können an die
QuadroControl II z.B. LEDs oder auch externe Geräte
angeschlossen werden. Dabei sind die Positionsleuchten und
die Heckleuchte mit einem festen Blinkmuster belegt, das dem
von „richtigen“ Luftfahrzeugen nachempfunden ist. An dem
Anschluss „LoBat-Anzeige“ kann eine (möglichst helle) LED
angeschlossen werden, die durch Blinken auf einen schwächer
werdenden Akku hinweist. An die beiden Schaltkanäle können
verschiedenartige elektrische Verbraucher angeschlossen
werden. Sie werden durch Kanal 5 (Schaltkanal 1) und Kanal 6
(Schaltkanal 2) ein- oder ausgeschaltet. Will man diese Kanäle
benutzen, so müssen in der Fernbedienung für die
entsprechenden Kanäle ein oder zwei Schalter für Kanal 5
und / oder Kanal 6 eingebaut werden.
+Akku: dieser Teil der Stiftleiste ist direkt mit dem +Anschluss des Akkus verbunden.
+5V: dieser Teil der Stiftleiste ist direkt mit der 5V-Versorgungsspannung verbunden.
-OC: OpenCollector – Schaltausgänge (bzw. ein- und ausschaltbare Minuspole).
Tipps:
-
Für die Verdrahtung empfiehlt es sich, dreipolige Servokabel zu benutzen, die direkt mit den
Stiftleisten verbunden werden können. So kann auch jederzeit der LED-Stecker für die
Parametrierung wieder aufgesteckt werden.
-
Braucht man nur die 5V und die OC - Anschlüsse, kann man auch ein Flachbandkabel mit
einem 10-poligen Pfostenverbinder verwenden.
-
Bei Verwendung von LEDs ist darauf zu achten, dass diese immer mit einem geeigneten
Vorwiderstand betrieben werden müssen.
6. Inbetriebnahme des Quadrocopters
6.1. Kontrolle der Jumper
Vor dem ersten Einschalten am Quadrocopter muss die richtige Konfiguration der
beiden Lötzinnbrücken unter IC1 überprüft werden!!! Ansonsten können bei
Verwendung von Bürstenmotoren die Rotoren unkontrolliert anlaufen!!!
Auch sollte man für den Bürstenmotorbetrieb überprüfen, ob nicht ein Kurzschluss auf der
Leiterplatte (z.B. Ätzfehler oder Lötzinnbrücke) den Jumper für die Einstellung Bürstenmotor /
BL - Motor überbrückt.
6.2. Überprüfen der Fernbedienungsanlage
Es ist darauf zu achten, dass in der Fernbedienung und im Empfänger am Modell die richtigen
Quarze gesteckt sind, sodass beide Komponenten korrekt miteinander arbeiten.
6.3. Überprüfen des LED-Steckers
Als Anzeigeeinheit für die im Folgenden beschriebenen Parametriervorgänge dient ein Stecker
mit 5 LEDs, der gemäß Bauanleitung gebaut und gesteckt wurde.
Für das Parametrieren sollte immer dieser Stecker verwendet werden, nicht die
Beleuchtung am Rumpf oder irgendwelche Zusatzgeräte!
6.3. Überprüfen des Akkus
Vor dem ersten Einschalten sollte man sich vergewissern, dass der Akku (LiPo, 3 Zellen,
11,1 V) vollständig aufgeladen wurde (max. 12,6 V ).
6.4. Einschalten (Verbinden des Akkus mit der Elektronik)
Der Akku wird nun mit dem Stecker an der QuadroControl II Platine verbunden. Die
Fernbedienung bleibt dabei ausgeschaltet.
Kurz darauf sollte die vordere LED leuchten.
Verhält sich der Quadrocopter ruhig, kann mit dem Parametriermodus fortgefahren werden.
Laufen die (Bürsten-) Motoren an, ist nochmals der Jumper für die Einstellung Bürstenmotor /
BL – Motor (B/BL) zu überprüfen.
7. Programmiermodus
7.1. Belegung der Fernbedienung
Im Folgenden wird von der nebenstehenden Belegung der Knüppel
auf der Fernbedienung ausgegangen. Mit dem linken Knüppel
werden die Höhe (nach oben: mehr Gas, nach unten: weniger
Gas). Der linke Knüppel sollte für diese Bewegungsrichtung keine
Rückholfeder haben, d.h. er sollte in jeder Position stehen bleiben
können. Ebenfalls wird mit diesem Hebel Gier, d.h. die Drehung um
die Hochachse gesteuert. Der rechte Knüppel steuert Roll,
(Bewegung nach links oder rechts) und Nick (Bewegung nach
vorne oder hinten).
7.1. Aufrufen des Programmiermodus
Nach dem Einschalten der QuadroControl bei ausgeschalteter Fernbedienung
befindet sich die Elektronik automatisch im Programmiermodus. Die vordere LED sollte
nach kurzer Zeit leuchten.
7.2. Anlernen der Fernbedienung
Gasknüppel ganz nach unten schieben. Alle Trimmer in Mittelstellung.
Fernbedienung einschalten.
> Funktioniert die Funkverbindung korrekt, leuchten nun die hintere und die vordere
LED. Anderenfalls ist die Funkverbindung (z.B. Quarze richtig gesteckt?) sowie
die Verdrahtung zwischen Empfänger und QuadroControl II zu prüfen.
Gas- / Gierknüppel ganz nach oben schieben.
Eine weitere LED leuchtet nun auf.
> Leuchtet diese LED bereits vor dem Schieben des Knüppels, ist die Invertierung für
den Gaskanal an der Fernbedienung umzuschalten (siehe Anleitung der
Fernbedienung).
Gas- / Gierknüppel nach oben links schieben.
Eine weitere LED leuchtet auf.
Gas- / Gierknüppel zurück in Mittelstellung (Knüppel bleibt oben).
> Sollte die LED nicht aufleuchten, ist die Invertierung für Gier an der Fernbedienung
umzuschalten und der linke Knüppel erneut nach oben links zu schieben.
Nick- / Rollknüppel nach oben schieben.
Alle LEDs sollten jetzt leuchten.
Nick- / Rollknüppel zurück in Mittelstellung.
> Sollte die LED nicht aufleuchten, ist die Invertierung für Nick an der Fernbedienung
umzuschalten und der rechte Knüppel erneut nach oben zu schieben.
Rollknüppel nach links schieben.
Die LEDs sollten jetzt erlöschen.
Nick- / Rollknüppel zurück in Mittelstellung.
> Sollten die LEDs nicht erlöschen, ist die Invertierung für Roll an der Fernbedienung
umzuschalten und der rechte Knüppel erneut nach links zu schieben.
Gas- / Gierknüppel nach unten schieben.
Nur bei Verwendung von BL - Motoren muss jetzt noch die „Standgas“ - Drehzahl
und die Ansteuerfrequenz für die BL-Regler werden!!! (siehe nächste Seite)
„Standgas“ - Drehzahl und Ansteuerfrequenz für BL-Regler einstellen
Zunächst blinkt die untere LED, was symbolisiert, dass 500 Hz gewählt
wurden. Die Frequenz kann entsprechend dem rechts dargestellten
Schema mit Roll links oder rechts eingestellt werden.
Jede von 500 Hz abweichende Frequenz beeinflusst die Flugstabilität negativ und ist
nur dann zu wählen, wenn der BL - Regler keine 500 Hz verarbeiten kann!!!
Die 50 Hz - Einstellung ist definitiv zu langsam und ist NUR zum Ausprobieren
gedacht!
BL - Ctrl von H. Buss verarbeiten 500Hz!
Die „Standgas“ - Drehzahl kann durch Verstellen des Gas-Knüppels stufenlos eingestellt
werden. Die Motoren laufen dabei an! Wichtig ist, dass die Drehzahl mindestens so hoch
eingestellt wird, dass die Motoren ohne Aussetzer laufen.
Die Einstellungen werden durch Schieben des Nick-Knüppels nach unten bestätigt. Die
jeweils zuletzt aktive LED blinkt jetzt schnell, bis der Gas-Knüppel wieder nach unten
geschoben wurde.
Ende der BL - spezifischen Einstellungen.
Die Fernbedienungsbelegung sowie Standardwerte für die Regler sind nun gespeichert, falls
vorher die Werte nicht verändert wurden.
> Soll mit Standardwerten geflogen werden, kann die Fernbedienung ausgeschaltet
werden. Alle LEDs leuchten auf. Akku von der Platine trennen.
> Sollen die Regler jetzt abgestimmt werden, ist im folgenden Kapitel fortzufahren.
7.3. Parametrierung der Regler
Die nach dem Anlernen der Fernbedienung folgende
Parametrierung erfolgt ebenfalls über die Fernbedienung, welche in
diesem Parametriermodus die nebenstehende Belegung hat. Mit
dem linken Knüppel gibt man vor, für welche Achse der PID Parametersatz eingestellt werden soll.
Mit dem rechten Knüppel wird der für die aktuelle Achse (linker
Hebel) einzustellende Parameter (P, I oder D) bestimmt, sowie
dessen Wert verändert (Knüppel nach oben oder unten tippen).
Werden die Knüppel nach links oder rechts bewegt, um einen Parameter auszuwählen, so
erfolgt als Bestätigung eine Signalisierung des jeweils gewählten Parameters durch LEDMuster. Dabei wird immer zuerst die Achse für ca. 1 Sekunde angezeigt, dann der gewählte
Parameter für ebenfalls ca. 1 Sekunde.
Linker Knüppel
Anzeige
Rechter Knüppel
Unten Links
= Roll
Links
= Proportional-Anteil
Unten Mitte
= Nick
Mitte
= Integral-Anteil
Unten Rechts = Gier
Beispiel:
Anzeige
Rechts = Differenzial-Anteil
Linker Knüppel links, rechter Knüppel rechts => Differenzial-Anteil für Roll
für 1 Sekunde für 1 Sekunde
Parameterwert ablesen
Nach erfolgter Signalisierung wird der Wert des aktuellen Parameters binär
angezeigt. Jede LED symbolisiert jetzt eine bestimmte Wertigkeit.
Beispiel: Die Anzeige rechts bedeutet also 16 + 2 + 1 = 19.
Parameterwert verändern
Der rechte Knüppel verändert den Parameterwert. Tippen nach oben erhöht den Wert um 1,
Tippen nach unten erniedrigt den Wert um 1. Wird der Knüppel gehalten, verändert sich der
Wert fortlaufend.
Testflug
Um die Einstellung sofort testen zu können, kann durch Drücken des Gasknüppels nach oben
ein Testflug absolviert werden. Die Belegung der Fernbedienung entspricht dann dem
normalen Flugmodus (siehe unten). Durch Drücken des Knüppels nach unten gelangt man
wieder in den Parametriermodus.
Achtung: Es sollte bei Testflügen im Parametriermodus eine Flughöhe von maximal 1m
nicht überschritten werden, da ein schlecht eingestellter Regler unkontrollierbare
Flugsituationen hervorrufen kann!!!
Achtung: BL - Motoren brauchen einige Zeit, um anzulaufen. Erst vorsichtig Gas geben,
bis alle Motoren drehen! Erst dann mehr Gas geben!
Achtung: Man sollte nicht versuchen, während des Testfluges die Motoren auszuschalten, um den fallenden Quadrocopter hinterher abzufangen!!! Absturzgefahr!!!
8. Flugbetrieb
8.1. Einschalten
Um beim Einschalten in den Flugmodus zu gelangen (und nicht in den Parametriermodus) ist
zunächst die Fernbedienung einzuschalten und erst danach die QuadroControl II mit dem
Akku zu verbinden.
Wichtig: Der Quadrocopter muss nun auf eine ebene Fläche gestellt werden. Steht er beim
Abheben schief (z.B. an einem Berghang) würde der Quadrocopter nicht senkrecht, sondern
schräg nach oben abheben!
Zunächst leuchten alle LEDs: Positionsleuchten, Heckleuchte und LoBat - LED (bei
gestecktem LED – Stecker sieht das so aus wie rechts dargestellt)
Nach wenigen Sekunden leuchtet nur noch die LoBat - LED.
=> Sollte die LoBat - LED schnell blinken, so ist entweder ein entladener Akku oder ein Akku
mit zu geringerer Zellenzahl angeschlossen worden.
Der Flugakku muss aus 3 Lithium-Polymer-Zellen (11,1 V) bestehen.
Um den Akku zu schonen, sperrt die Elektronik den Flugbetrieb.
=> Akku laden oder anderen Akku verwenden.
8.2. Verriegelung des Gasknüppels aufheben /
Anfänger-, Experten- oder Sportmodus auswählen
Damit der Quadrocopter nicht direkt nach dem Einschalten Vollgas gibt, weil der Gasknüppel
nicht ganz unten war, wurde die QuadroControl II mit einer Verriegelung für den Gasknüppel
ausgestattet.
Gasknüppel ganz nach oben schieben.
Die LoBat - LED verlischt, die Heckleuchte leuchtet auf.
Jetzt kann man den Anfänger- oder Expertenmodus auswählen.
Anfänger-Modus:
Langsame Reaktionen des Modells auf die Knüppel. Ideal
zum Erlernen der Flugfunktionen und für den ruhigen
Schwebeflug.
Roll-Knüppel nach links halten, um diesen Modus zu aktivieren.
Experten-Modus:
Schnelle Reaktionen des Modells auf die Knüppel. Ideal für
fortgeschrittene Piloten, die ihr Modell flott bewegen möchten.
Roll-Knüppel nach rechts halten, um diesen Modus zu
aktivieren.
Sport-Modus:
Extrem schnelle Reaktionen des Modells auf die Knüppel. Ideal
für den Kunstflug.
Nick-Knüppel nach vorne halten, um diesen Modus zu
aktivieren.
Alten Modus beibehalten:
Roll-Knüppel in der Mitte belassen.
Gasknüppel ganz nach unten schieben.
Roll / Nick - Knüppel kann jetzt losgelassen werden.
Bei Auswahl einer der Modi erfolgt eine optische Bestätigung:
Die Heckleuchte blinkt 3x schnell.
Die Positionsleuchte(n) blinkt / blinken jetzt im Sekundentakt.
8.3. Fliegen mit Bürstenmotoren:
Bei Verwendung von Bürstenmotoren kann durch Schieben des Gasknüppels nach
oben die Drehzahl erhöht werden. Bei genügend Schub hebt der Quadrocopter ab. Die
Steuerung erfolgt wie unter 3.1. beschrieben. Dabei blinken die Heck- und die
Positionsleuchten.
8.4. Fliegen mit bürstenlosen Motoren (BL):
Bei Verwendung von bürstenlosen Motoren müssen diese zunächst eingeschaltet werden.
Dies erfolgt durch Schieben des Gas- / Gierknüppels in die untere rechte Ecke für ca.
1 Sekunde. Das Ausschalten erfolgt auf die gleiche Weise.
Durch Schieben des Gasknüppels nach oben kann die Drehzahl erhöht werden. Bei
genügend Schub hebt der Quadrocopter ab. Die Steuerung erfolgt wie unter 3.1.
beschrieben. Dabei blinken die Heck- und die Positionsleuchten.
=> Sollte der Quadrocopter abstürzen, sind sofort die Motoren abzuschalten!
8.5. Manuelles Kalibrieren der Gyro – Sensoren
Falls die QuadroControl II großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, oder falls das
Modell trotz korrekter Trimmung in irgendeine Richtung ausbricht, kann es hilfreich sein, die
Gyro - Sensoren neu zu kalibrieren.
Dazu wird das Modell auf einer ebenen Fläche abgestellt.
Gas - / Gierknüppel für ca. 1 Sekunde nach unten links drücken.
Die Heckleuchte blinkt jetzt dreimal langsam auf.
(Bei BL - Motoren kann dieser Vorgang auch bei Standgas erfolgen.)
Beim nächsten Start werden die Sensoren neu kalibriert (ggf. muss jetzt noch einmal
nachgetrimmt werden).
8.6. Flugtipps
- Beim ersten Flug nach dem Einschalten sollte nicht ruckartig Gas gegeben werden, da die
QuadroControl II beim ersten Abheben die Sensoren kalibriert.
-
Nicht vor dem Abheben den Roll- / Nickknüppel in irgendeine Richtung drücken, damit die
QuadroControl Bordelektronik die virtuelle Nulllage feststellen kann.
-
Die ersten Flugversuche sollten möglichst bei Windstille erfolgen. Eine große Rasenfläche
oder eine Halle sind dabei von Vorteil. Sinnvoll ist es, auf eine Höhe von 0,5..1 m zu
steigen, um sich mit den Flugfunktionen vertraut zu machen. In Bodennähe macht sich der
Bodeneffekt bemerkbar, der das Modell unruhig werden lässt.
-
Sollte der Quadrocopter schnell zu irgendeiner Richtung ausbrechen, muss dies mithilfe
der Trimmung an der Fernbedienung kompensiert werden. Die Trimmung darf nur bei
stehenden Modell erfolgen.
-
Nicht auf trockenen sandigen oder staubigen Flächen starten oder landen! Feiner Sand
könnte in die Lager der Motoren oder Rotorwellen gelangen und diese dauerhaft
schädigen.
8.7. LoBat – Anzeige (Akkuspannungsanzeige)
Die Akkuspannungsanzeige (LoBat – LED) der QuadroControl II hat zwei Warnstufen:
Langsames Blinken bedeutet, dass der Akku noch etwa 20% Restkapazität hat. Eine
sofortige Landung ist noch nicht erforderlich. Nach einem geeigneten Landeplatz sollte
Ausschau gehalten werden.
Schnelles Blinken bedeutet, dass umgehend gelandet werden muss. Anderenfalls droht ein
Absturz oder ein schnelles, unkontrolliertes Sinken des Modells.
Viel Spaß und gutes Gelingen beim Nachbau!!!
Garantieausschlusserklärung:
Da bei der Entwicklung und beim Aufbau von elektronischen Schaltungen Fehler leider nie
ganz ausgeschlossen werden können, weise ich hiermit darauf hin, dass ich keinerlei
Garantie für Schäden, die durch den Nachbau und den Gebrauch der QuadroControl II
Bordelektronik und / oder der Dokumentation entstehen, übernehme. Ich übernehme auch
keinerlei Garantie für die Richtigkeit dieser Bauanleitung. Weiterhin übernehme ich keine
Garantie für Folgeschäden, wie entgangene Gewinne, Vermögensverluste oder anderer
mittelbarer und unmittelbarer Schäden, die durch den Gebrauch oder die
Nichtverwendbarkeit der QuadroControl II Bordelektronik und / oder der Dokumentation
entstehen. Dies gilt auch dann, wenn ich über die Möglichkeit solcher Schäden unterrichtet
war oder bin.
Copyright:
Die QuadroControl II Bordelektronik ist ausschließlich für den nicht - kommerziellen Einsatz
bestimmt. Der kommerzielle Nachbau und / oder die kommerzielle Verwertung der hier
bereitgestellten Informationen sind untersagt.
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