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Revision 1 vom 16.05.2007 17:05
Größe: 17351
Autor: IngoBusker
Kommentar:
Revision 89 vom 11.06.2008 13:42
Größe: 25019
Kommentar: ACC-Sensor Test auch hier eingefügt. Evtl. sollte FCAnleitung und FCAufbauUnbestueckt zusammengelegt werden, da vieles doppelt beschrieben ist!
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= Flight-Ctrl V1.0: Schaltplan,Bestückung und Inbetriebnahme

Diese Platine ist die Steuerungsplatine des MikroKopters.

== Sie erfüllt folgende Aufgaben ==
 * Messen der   Drehgeschwindigkeiten der drei Achsen
 * Messen von   Beschleunigungswerten der drei Achsen
 * Messen des   Luftdrucks für die Höhenstabilisierung
 * Auswerten eines      digitalen Kompass-Signals
 * Messen der   Batteriespannung
 * Auswerten des        Fernbedinungssignals (RC-Signal)
 * Verarbeiten der      Sensordaten und Berechnung der aktuellen Fluglage
 * Ansteuern der vier   BL-Regler zur Motoransteuerung
||<tablewidth="200px" tablestyle="text-align: center;"bgcolor="#ffffa0"> http://mikrocontroller.cco-ev.de/images/eng.gif Page in [:en/FlightCtrlManual:english] ||
[[PDFIcon]]

 . {i} Diese Seite als '''PDF-Dokument'''? Einfach auf das Symbol rechts klicken und etwas warten (5–10 Sek) …
siehe auch: [:BL-Ctrl Anleitung:BL-Ctrl_Anleitung]

[[TableOfContents([maxdepth])]]

= Hinweise zur FlightCtrl V1.1/V1.2(SMD vorbestückt) =
Hinweise zur vorbestückten (roten) FlightCtrl gibt es hier: [:FlightCtrlAnleitung V1 1:FlightCtrlAnleitung_V1_1]

= Flight-Ctrl V1.0/V1.1: Schaltplan, Bestückung und Inbetriebnahme =
== Aufgaben ==
attachment:Flight-Ctrl_Anleitung_Foto_oben2.jpg

Diese Platine ist die Steuerungsplatine vom MikroKopter. Sie erfüllt folgende Aufgaben:

* Messen der Drehgeschwindigkeiten der drei Achsen
 * Messen von Beschleunigungswerten der drei Achsen
 * Messen des Luftdrucks für die Höhenstabilisierung
 * Auswerten eines digitalen Kompass-Signals
 * Messen der Batteriespannung
 * Auswerten des Fernbedinungssignals (RC-Signal)
 * Verarbeiten der Sensordaten und Berechnung der aktuellen Fluglage
 * Ansteuern der vier BL-Regler zur Motoransteuerung
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 * Abmessungen 50 *     50mm
 * zwei LEDs (z.B.      Okay und Error)
 * zwei         Transistorausgänge z.B. für externe Beleuchtung
 * Batteriespannungsmessung     mit Unterspannungserkennung
 * Ein Empfänger        kann von den 5V versorgt werden
 * Abmessungen 50 * 50mm
 * Lochabstand: 45mm (63 in der Diagonale)
 *
zwei LEDs (z.B. Okay und Error)
 * zwei Transistorausgänge z.B. für externe Beleuchtung
 * Batteriespannungsmessung mit Unterspannungserkennung
 * Ein Empfänger kann von den 5V versorgt werden
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 * ausreichende         Performance  * ausreichende Performance
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 * kostenlose   Entwicklungssoftware verfügbar  * kostenlose Entwicklungssoftware verfügbar
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Sie messen die Winkelgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) und jeweils eine Achse. Es werden drei dieser Sensoren benötigt, um alle drei Achsen zu stabilisieren. Diese Sensoren sind die elementarsten Bauelemente.
Sie messen die Winkelgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) und jeweils eine Achse. Es werden drei dieser Sensoren benötigt, um alle drei Achsen zu stabilisieren. Diese Sensoren sind die elementarsten Bauelemente. (--> GyroScope) Gyros arbeiten intern mit einer Frequenz. Gleicher Index = gleiche Frequenz. Damit Gyros auf engen Raum keine "Schwebungen" durch Frequenzmischung erzeugen, kann man Gyros unterschiedlicher Frequenzen verwenden, z.B. Typ A + Typ B.

Beim MK ist designbedingt keine Beeinflussung nachweisbar. Deswegen geht auch 3x A, oder 3x B, bzw. 3x C. Ideal wäre 1x A, 1x B, 1x C. Der A-Typ arbeitet mit 22kHz und der B-Typ mit 24kHz, da ist wie eine kleine Stimmgabel drin, die durch diese Frequenz angeregt wird zu schwingen, ganz einfach erklärt.

 * ENC-03RA und ENC-03RB der SMD-Typ mit 8x4mm der gerade einmal 0,2g wiegt
 * ENC-03MA und ENC-03MB mit 12,2x7mm mit 0,4g
 * ENC-03JA und ENC-03JB mit 15,44x8mm mit 1g
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Die Hauptfunktion der Beschleunigungssensoren ist, die aktuelle Neigung des MikroKopters zu messen und die Höhenregelung zu unterstützen. Hier wird ein Drei-Achsen-Sensor verwendet. Theoretisch kann auf diese Sensoren verzichtet werden, wenn der Quadrokopter im sog. Heading-Hold-Modus betrieben werden soll. Die Hauptfunktion der Beschleunigungssensoren ist, die aktuelle Neigung des !MikroKopters zu messen und die Höhenregelung zu unterstützen. Hier wird ein Drei-Achsen-Sensor verwendet.

Theoretisch kann auf diese Sensoren verzichtet werden, wenn der Quadrokopter im sog. Heading-Hold-Modus betrieben werden soll. (--> BeschleunigungsSensor)
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Er dient zur Stabilisierung der Flughöhe. Dieser Sensor ist optional. Die Drucköffnungen können mit Klebeband abgeklebt werden, in das mit einer kleinen Nadel ein kleines Loch gestossen wird. Das schützt vor Wind und Licht. Er dient zur Stabilisierung der Flughöhe. Dieser Sensor ist optional. Die Drucköffnungen können mit Klebeband abgeklebt werden, in das mit einer kleinen Nadel ein kleines Loch gestossen wird. Das schützt vor Wind und Licht. (--> LuftdruckSensor)
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Hier wird der Empfänger angeschlossen. Über zwei Leitungen wird der Empfänger versorgt und über eine liefert er das RC-Summensignal zurück. Im Gegensatz zu einem normalen Servo-PPM-Signal sind in dem Summensignal alle von der Fernbedienung gesendeten Kanäle enthalten. In jedem Empfänger ist dieses Signal vorhanden, allerdings liefern nur wenige dieses Signal zum direkten Abgriff an einen Stecker (z.B. der RX3 Multi von ACT). Hier wird der Empfänger angeschlossen. Über zwei Leitungen wird der Empfänger versorgt und über eine liefert er das RC-Summensignal zurück. Im Gegensatz zu einem normalen Servo-PPM-Signal sind in dem Summensignal alle von der Fernbedienung gesendeten Kanäle enthalten. In jedem Empfänger ist dieses Signal vorhanden, allerdings liefern nur wenige dieses Signal zum direkten Abgriff an einen Stecker (z.B. der RX3 Multi von ACT). (--> ["RC-Empfänger"])
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An diesem Bus werden die BL-Regler angeschlossen, über den sie die Steuerbefehle erhalten. Die Flight-Ctrl erfordert unseren speziellen Brushless-Motor-Regler, damit eine schnelle Kommunikation per I2C-Bus möglich ist. Standard-Motor-Regler können '''nicht''' verwendet werden, weil sie zu langsam sind. Der I2C-Bus verfügt über eine Taktleitung (SCL) und eine Datenleitung (SDA). Im Bus werden alle SCL-Leitungen und alle SDA-Leitungen miteinander verschaltet. An diesem Bus werden die BL-Regler angeschlossen, über den sie die Steuerbefehle erhalten. Die Flight-Ctrl erfordert unseren speziellen [:BrushlessCtrl:Brushless-Motor-Regler], damit eine schnelle Kommunikation per I2C-Bus möglich ist. Standard-Motor-Regler können '''nicht''' verwendet werden, weil sie zu langsam sind. Der I2C-Bus verfügt über eine Taktleitung (SCL) und eine Datenleitung (SDA). Im Bus werden alle SCL-Leitungen und alle SDA-Leitungen miteinander verschaltet.
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Der ATMEL Controller wird darüber mittels eines ISP-Interfaces programmiert. Später kann diese Schnittstelle auch zur schnellen Kommunikation (synchron Seriell) mit anderen Controllern verwendet werden. Der ATMEL-Controller wird darüber mittels eines ISP-Interfaces programmiert. Später kann diese Schnittstelle auch zur schnellen Kommunikation (synchron Seriell) mit anderen Controllern verwendet werden.
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Ein digitaler Kompass kann an den PC4-Eingang des universellen Steckers angeschlossen werden Ein digitaler Kompass kann an den PC4-Eingang des universellen Steckers angeschlossen werden.
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attachment:Flight-Ctrl_Bestueckung_oben.png
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Vor dem Anschluss der Betriebsspannung sollte ein weiteres Mal der richtige Einbau des Spannungsreglers IC4 (µA7805) und der Diode D1 überprüft werden. Die Betriebsspannung wird an den Anschlüssen J1 (Markierung „+“ am Schalter) und am Anschluss J2 (Markierung „-“ neben dem Schalter) angeschlossen. Es wird dringend empfohlen, ein strombegrenztes Netzteil zu verwenden, bis man weiß, dass alles richtig funktioniert. Ein Steckernetzteil mit Gleichspannungsausgang von ca.9-12V leistet hier bereits gute Dienste. '''5,0V''' Test der Digitalversorgung Dazu misst man am Testpunkt TP1 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 4,9 und 5,1 V liegen.

'''3,0V''' Test der Analogversorgung Dazu misst man am Testpunkt TP2 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 2,9 und 3,1 V liegen.
Um sicher zu gehen, dass man keine ungewollten Lötbrücken beim Bestücken in die Versorgung eingebaut hat, prüft man mit einem Durchgangsprüfer die 5V gegen GND. (Es gibt zwei Lötpads, die mit „5V“ und „GND“ beschriftet sind)

Man sollte auch gleich die 3V-Versorgung auf Kurzschluss prüfen (z.B. auf Durchgang über C16).

Bei diesen Durchgangsmessungen muss ein Widerstand deutlich über 0 Ohm gemessen werden, bzw. der Durchgangsprüfer darf nicht 'piepen'.

Sollte sich doch ein Kurzschluss eingeschlichen haben, sind Lötbrücken an dem 100nF-Kondensatoren häufig die Ursache. Bei Verwendung von Lötpaste gilt: weniger ist mehr.

Vor dem Anschluss der Betriebsspannung sollte ein weiteres Mal der richtige Einbau des Spannungsreglers IC4 (µA7805) und der Diode D1 überprüft werden. Die Betriebsspannung wird an den Anschlüssen J1 (Markierung „+“ am Schalter) und am Anschluss J2 (Markierung „-“ neben dem Schalter) angeschlossen. Es wird dringend empfohlen, ein strombegrenztes Netzteil zu verwenden, bis man weiß, dass alles richtig funktioniert. Ein Steckernetzteil mit Gleichspannungsausgang von ca. 912V leistet hier bereits gute Dienste. '''5,0V''' Test der Digitalversorgung Dazu misst man am Testpunkt TP1 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 4,9 und 5,1 V liegen.

'''3,0V''' Test der Analogversorgung

Dazu misst man am Testpunkt TP2 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 2,9 und 3,1 V liegen.
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Nach einem schweren Absturz oder bei ungleichmässigen Bewegungen des MikroKopters (z.B. er nickt in eine Richtung flüssiger als in die andere) sollten die Signale kontrolliert und ggf. nachjustiert werden. Nach einem schweren Absturz oder bei ungleichmässigen Bewegungen des !MikroKopters (z.B. er nickt in eine Richtung flüssiger als in die andere) sollten die Signale kontrolliert und ggf. nachjustiert werden.

Sollten ein einzelner Widerstand nicht ausreichen, z.B. bei Signal <0,5V, kann durch Parallelschalten mehrerer Widerstände der Signalwert entsprechend angepasst werden (150k parallel 150k = 75k etc.).

Siehe auch GyroAbgleich
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attachment:Screenshot_MkTool.jpg
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Der Reset-Jumper auf dem Seriell-Konverter muss zum Programmieren gesteckt sein Dazu verwendet man im MikroKopter-Tool die Funktion: „Controller flashen“. Es öffnet sich ein Terminalfenster mit einer „Program“-Schaltfläche. Hiermit lässt sich das zu programmierende File (*.HEX) öffnen und einspielen. Das MikroKopter-Tool ruft nun das Program „avrdude“ mit den entsprechenden Parametern auf. Ein erfolgreiches Flashen lässt sich am Fortschrittsbalken in der Ausgabe von avrdude erkennen.

Leider bringt avrdude zum Schluss eine Fehlermeldung, dass angeblich das Programmieren der Fusebits nicht geklappt haben soll. „0x04 != 0xfc“. Das ist ein Bug im avrdude, auf den wir keinen Einfluss haben.

=== Schritt 3: Test der Hardware ===
== Test der Sensorwerte ==
Wahlweise kann die Software auch über USB mit einem AVR ISP mkII programmiert werden. Die Beschreibung gibt es unter ["USB-AVRISPmkII"] Eine weitere Alternative für die spätere Datenverbinden über USB ist der ["USB-TTL-232 Adapter"]. [[BR]] {i} EMPFEHLUNG: Ab sofort gibt es einen Bootloader für die Flight-Ctrl.

 . Eine Anweisung zur Programmierung gibt es unter MikroKopterTool …
[[BR]]

== Alternative: Einspielen des Programms mit PonyProg v2.6g ==
Alternativ lässt sich die Software auch mit PonyProg einspielen.

== Problembehebung, wenn Zugriff auf den Prozessor fehlschlägt ==
Ist nach falschem Setzen der Fusebits oder nach einem fehlgeschlagenem Programmieren mit avrdude kein weiterer Zugriff auf den Prozessor mehr möglich, so kann dieser evtl. mit einem Oszillator wiederbelebt werden. Siehe dazu den Beitrag ["AVRWiederbelebung"].

== Schritt 4: Test der Hardware ==
=== Test der Sensorwerte ===
Zeile 100: Zeile 145:
== Test von Gyro und Beschleunigungssensorwerte == === Test des Gyro-Sensors ===
Zeile 103: Zeile 148:
Nun wird die Platine möglichst flüssig um ca. 45 Grad in der Nickachse gekippt. Auf dem Scope beobachtet man die Signale der Messwerte. Dabei sollte das Signal des Nick-Integrals und das des Nick-Beschleunigungssensors (hier rot und gelb). Wichtig ist, dass die Linien weitestgehendes deckungsgleich sind.

Das selbe prüft man auch auf der Roll-Achse (hier blau und grün).''' '''

Danach wird der Gier-Gyro überprüft. Dabei wird die Platine um die Gierachse gedreht und das Signal des Gyrosensors beobachtet. So lange sich die Platine dreht gibt es dabei einen Ausschlag, der wieder zu Null wird, wenn die Platine wieder stoppt.

Im virtuellen Display werden nun die Offsetwerte der Gyros überprüft (der Wert in Klammern). Dazu blättert man mit den Tasten in das entsprechende Menü. Die Offsets sollten etwa um 500 (+-100) liegen. In diesem Beispiel hat der Gier-Gyro ein Problem (178). Es muss entweder nachgetrimmt oder ausgetauscht werden.

'''
Test des Empfangssignals'''

Im virtuellen Display lassen sich die Fernbedienungswerte ablesen.
Nun wird die Platine möglichst flüssig um ca. 45 Grad in der [http://de.wikipedia.org/wiki/Nickachse Nickachse] gekippt. (Der Pfeil auf der Platine zeigt nach vorne). Auf dem Scope beobachtet man die Signale der Messwerte. Dabei sollte das Signal des Nick-Integrals und das des Nick-Beschleunigungssensors (hier rot und gelb) einen deutlichen Ausschlag zeigen. Wichtig ist, dass die Linien weitestgehendes deckungsgleich sind.

Das selbe prüft man auch auf der Roll-Achse (hier blau und grün):

attachment:Screenshot_Scope.png


Danach wird der Gier-Gyro überprüft. Dabei wird die Platine um die [http://de.wikipedia.org/wiki/Gierachse Gierachse] gedreht und das Signal des Gyrosensors beobachtet. So lange sich die Platine dreht gibt es dabei einen Ausschlag, der wieder zu Null wird, wenn die Platine wieder stoppt.

Im virtuellen Display werden nun die Offsetwerte der Gyros überprüft (der Wert in Klammern):

attachment:GyroMenue.png

Dazu blättert man mit den Tasten in das entsprechende Menü. Die Offsets sollten bei den Gyros etwa um 500 (±100) liegen. In diesem Beispiel hat der Gier-Gyro ein Problem (178). Es muss entweder nachgetrimmt oder ausgetauscht werden.[[BR]]

===
Test des Beschleunigungssensors ===
Nun wird noch der Beschleunigungssensor überprüft:

attachment:ACC-Sensor.jpg

Für Nick und Roll sollten sich Werte von 465...563 und für Hoch von 651...788 ergeben. Genaues siehe BeschleunigungsSensor.

Wichtig: Die Platine bzw. der Kopter sollte dabei gerade stehen, die
Erdanziehungskraft würde sonst auf die anderen Achsen wirken und müsste mit berücksichtigt werden.

=== Test des Empfangssignals ===

Im virtuellen Display lassen sich die Fernbedienungswerte ablesen:

attachment:Menue_Kanaele.jpg
Zeile 117: Zeile 178:
'''Test der Spannungsmessung'''

In einem Menü kann der Wert der Spannungsmessung kontrolliert werden. In diesem Beispiel ist das 11,3V
=== Test der Spannungsmessung ===
In einem Menü kann der Wert der Spannungsmessung kontrolliert werden:

attachment:Anzeige_Menue
.png

In diesem Beispiel ist das 11,3V.
Zeile 123: Zeile 187:
== Schritt 4: Einbau in den MikroKopter == == Schritt 5: Einbau in den MikroKopter ==
Zeile 126: Zeile 190:
'''Übersicht über den Anschluss der weiteren Komponenten:'''

'''
Kurzfassung:'''

 * Der Pfeil auf        der Flight-Ctrl zeigt nach vorn
 * Motoradressierung:   1=Vorn 2=Hinten 3=Rechts 4=Links
 * Die  Drehrichtung der Motoren ist so, dass der linke und rechte Motor        (Rollachse) links drehen (von oben betrachtet) und vordere und  hintere Motor (Nickachse) rechts herum.
'''Angeschlossen wird:'''

 * Das  Multisignal eines Empfängers über ein dreiadriges       Servokabel
 * Ein Lipo-Akku (11,1V ca. 1,5-2,5Ah mit mit   15-20C Belastbarkeit) über zwei Versorgungsleitungen
(Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind. 0,75mm2)

 * Vier BL-Regler über zwei     Versorgungsleitungen (Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind.        0,75mm2)
 * I2C-Bus als Kommunikation zu den BL-Reglern
== Schritt 5: Bedienen des MikroKopters (Kurzversion) ==
'''Einschalten'''
=== Übersicht über den Anschluss der weiteren Komponenten ===
===
Kurzfassung: ===
 * Der Pfeil auf der Flight-Ctrl zeigt nach vorn
 * Motoradressierung: 1=Vorn 2=Hinten 3=Rechts 4=Links
 * Die Drehrichtung der Motoren ist so, dass der linke und rechte Motor (Rollachse) links drehen (von oben betrachtet) und vordere und hintere Motor (Nickachse) rechts herum.
=== Anschluss ===
 * Das Multisignal eines Empfängers über ein dreiadriges Servokabel
 * Ein Lipo-Akku (11,1V ca. 1,52,5Ah mit mit 1520C Belastbarkeit) über zwei Versorgungsleitungen (Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind. 0,75mm²)
 * Vier BL-Regler über zwei Versorgungsleitungen (Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind. 0,75mm²)
 * I2C-Bus als Kommunikation zu den BL-Reglern (ca. 0,25mm² Querschnitt)
Details zum Gesamtaufbau siehe ElektronikVerkabelung …

== Schritt 6: Bedienen des MikroKopters (Kurzversion) ==
=== Einschalten ===
Zeile 146: Zeile 206:
'''Sensoren abgleichen und Setting auswählen'''

Zum Abgleichen der Sensoren wird der Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die obere linke Ecke gedrückt, bis der Summer piepst und die grüne LED erlischt. Dabei übernimmt der Controller die aktuellen Sensorwerte als Null-Signale. Beim Kalibrieren der Messwerte kann das Setting per Nick-Rollhebel ausgewählt werden:
=== Sensoren abgleichen und Setting auswählen ===
''Anmerkung: gilt für Gas nicht invertiert, d.h. Gas min. --> '''zum''' Piloten, bzw. unten''.

Bei der ersten Inbetriebnahme sind noch keine ACC-Werte im EEPROM abgespeichert. Ab Programmversion V0.67 kann man die '''ACC-Nullage aber dauerhaft speichern''', indem man den Gierstick bei Vollgas nach rechts drückt (andere Seite als Kalibrieren). Dazu sollte man den MK einmal waagerecht aufstellen, um dann den ACC-Sensor, wie vorstehend beschrieben, zu kalibrieren.

Vor jedem weiteren Start braucht man zum Abgleichen der Sensoren dann nur noch den Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die obere linke Ecke drücken, bis der Summer piepst und die grüne LED kurz erlischt. Dabei übernimmt der Controller die gespeicherten Sensordaten aus dem EEPROM. Die Daten sind auch nach dem Aus-/Einschalten noch vorhanden. Jetzt kann man den MK auch bei Schieflage kalibrieren und starten.

Diese Kalibrierung ist nötig weil die Sensoren eine Serienstreuung und Temperaturabhängigkeit aufweisen (auch der Ruhewert der einzelnen Achsen des [:BeschleunigungsSensor:Beschleunigungssensors] sind unterschiedlich). Der Kopter wird immer bestrebt sein, die Lage während der Kalibrierung auch im Flug anzunehmen da er diese als waagerecht interpretiert. Das bedeutet, je schiefer er während der Kalibrierung steht, desto stärker muss der Ausgleich über die Fernsteuerung erfolgen um ihn wirklich gerade zu halten.

Beim Kalibrieren der Messwerte kann das Setting (Anzahl der Piepser entspricht Setting-Nummer) per Nick-Rollhebel ausgewählt werden:
Zeile 153: Zeile 220:
                 - -  -                 
Zeile 156: Zeile 223:
 . Zum Einschalten wird der Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere rechte Ecke gedrückt, bis die Motoren anlaufen.
Erst ab einem bestimmten Gaswert beginnt der Lage-Regler zu arbeiten.

'''Motoren ausschalten '''
Nochmal der Tipp: "Beim Kalibrieren..." bedeutet, den Gas-Gierhebel oben links halten '''und''' den Nick-Rollhebel '''gleichzeitig''' in die oben angegebene Richtung bewegen. Geht auch umgekehrt, erst mit Nick-Roll das Setting auswählen, Hebel da halten und mit Gas-Gier kalibrieren. (Old-Papa)

. Zum Einschalten wird der Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere rechte Ecke gedrückt, bis die Motoren anlaufen. Erst ab einem bestimmten Gaswert beginnt der Lage-Regler zu arbeiten.

=== Motoren ausschalten ===
Zeile 163: Zeile 230:
'''Verhalten beim Ausschalten des Senders oder Empfangsverlust'''

Bei Ausfall des Empfangssignals im Flug laufen die Motoren mehrere Sekunden nach, wobei der MikroKopter versucht, in waagerechte Lage zu kommen. Damit soll das Fluggerät (mehr oder weniger) kontrolliert in den Sinkflug gehen.
[http://www.youtube.com/v/GmPaCjcBAo0 Hier] gibt es ein kurzes Demo-Video.

=== Verhalten beim Ausschalten des Senders oder Empfangsverlust ===
Bei Ausfall des Empfangssignals im Flug laufen die Motoren mehrere Sekunden nach (Einstellbar ist dieses „Not-Gas“ im [:MikroKopterTool:MikroKopter-Tool] unter Sonstiges.), wobei der MikroKopter versucht, in waagerechte Lage zu kommen. Damit soll das Fluggerät (mehr oder weniger) kontrolliert in den Sinkflug gehen.

== Bestückung ==
(!) Tip: Es empfiehlt sich, beide Seiten der unbestückten Platine zunächst einzuscannen oder zu fotografieren. Das macht es später einfacher ungewollte Lötbrücken und ähnliche Fehler aufzuspüren.

[[BR]]Die Bauteile sollten in der Reihenfolge eingebaut werden, wie sie in dieser Liste stehen. Dann hat man es mit der Bestückung einfacher.

''Kursiv aufgelistet Teile befinden sich auf der Unterseite''
||'''Menge''' ||'''Reichelt-Best.Nr.''' ||'''Hinweis ''' ||'''Teil''' ||'''Name ''' ||
||1 ||ATMEGA 644-20 AU ||für !FlightCtrl V1.0 ||AVR-RISC-Controller ||IC1 ||
||1 ||ATMEGA 644P-20 AU ||<bgcolor="#ffffa0">für '''!FlightCtrl V1.1'''''' ''' ||AVR-RISC-Controller ||IC1 ||
||1 ||TS 914 I SMD ||Markierung beachten / [:MikroKopter-FAQ:Siehe FAQ: Wo Pin1?] ||Rail to Rail Op-Amp ||IC2 ||
||5 ||NPO-G0805 22P || ||Kondensator ||C1, C2, C28, C29,C30 ||
||5 ||X7R-G0805 22N || ||Kondensator ||C9, C15, C17, C27'', C31 '' ||
||17 ||X7R-G0805 100N || ||Kondensator ||C5, C6, C8, C12, C13, C16, C18, C19, C20, C21, ''C11, C22, C14, C23, C24, C25, C26 '' ||
||5 ||SMD-0805 1,00K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R2, R5, R6, R7, R4'' '' ||
||5 ||SMD-0805 100 || ||SMD-Chip-Widerstand ||R24, R27, R28, R32, R33'' '' ||
||5 ||SMD-0805 10,0K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R8, R12, R16, R1'', ''R3'' '' ||
||1 ||SMD-0805 100K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R11 ||
||3 ||SMD-0805 100K ||nur FC 1.0 ||SMD-Chip-Widerstand ||R10, R14, R18 ||
||3 ||SMD-0805 47K ||<bgcolor="#ffffa0">'''nur FC 1.1''' ||SMD-Chip-Widerstand ||R10, R14, R18 ||
||1 ||SMD-0805 220K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R26 ||
||1 ||SMD-0805 2,20K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R25 ||
||1 ||SMD-0805 6,80K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R21 ||
||3 ||SMD-0805 18,0K || ||SMD-Chip-Widerstand ||R22, ''R30, R31'' ||
||1 ||SMD-0805 680 || ||SMD-Chip-Widerstand ||R19 ||
||1 ||SMD-LED 0805 GN ||Pfeil auf der Unterseite ||CHIP-Leuchtdiode grün ||LED1 ||
||1 ||SMD-LED 0805 RT ||Pfeil auf der Unterseite ||CHIP-Leuchtdiode rot ||LED2 ||
||2 ||BC 817-25 SMD ||Richtung beachten ||CHIP-Transistor ||''T1, T2'' ||
||1 ||LQH3C 100µ || ||SMD-Induktivität ||L1 ||
||1 ||-- ||Überbrücken ||entfällt ||C3 ||
||1 ||1N4001 ||Markierung beachten! '''nur FC 1.0''' ||Diode ||D1 ||
||1 ||SMD 1N4001 ||<bgcolor="#ffffa0">Markierung beachten! '''nur FC 1.1''' ||Diode ||D2 ||
||1 ||20,0000-HC49U-S || ||Standardquarz 20,0MHz ||''Q1'' ||
||1 ||LP 2950 ACZ3,0 ||Markierung beachten ||Spannungsregler +3,0V ||IC5 ||
||1 ||µA 7805 ||Markierung beachten ||Spannungsregler ||IC4 ||
||2 ||RAD 330/16 ||Polarität beachten ||Elektrolytkondensator ||C7, C10 ||
||1 ||MS 500F ||Seitlich einlöten ||Kippschalter, 2-polig ||SW1 ggf. Drahtreste der Diode zusätzlich verwenden ||
||1 ||SL 2X10G 2,54 ||In 2*3 und 2*5 zerlegen ||Stiftleiste ||SV1, SV5 ||
||1 ||SUMMER TDB 05 ||Polarität: Plus zum Platinenrand ||Summer ||SP1 ||
||||<style="text-align: center;">Sensoren''' ''' ||||||<style="text-align: center;"> ||
||1 ||LIS3L02AS4 || ||Beschleunigungssensor ||''IC3'' ||
||2 ||ENC-03JA oder ENC-03JB ||Richtung beachten ||Gyros Nick und Roll ||''GY_N, GY_R'' ||
||1 ||ENC-03JA ||[:FlightCtrlAnleitung#head-7de673c3cf88fb598244ba6c7685289c3dba2a82-2:Richtung beachten ] ||Gyros Gier ||''GY_G'' ||
||||<style="text-align: center;">Optional für Höhenregelung''' ''' ||||||<style="text-align: center;"> ||
||1 ||MPX 4115A ||Metallseite zur Platine ||Motorola-Drucksensor ||||<style="text-align: center;">V1 ||
||1 ||1uF SMD1206 ||Leider nicht bei Reichelt verfügbar, Conrad Best.-Nr. 445475-62 alternativ: ||Z5U-5 1,0µ (bedrahtet) ||C4 ||
||||<style="text-align: center;">Widerstände zum Abgleich der Gyro-Signale''' ''' ||||||<style="text-align: center;">R9, R13, R17 bzw. R15, R20, R29 ||
||3 ||SMD-0805 470K ||Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme ||SMD-Chip-Widerstand || ||
||3 ||SMD-0805 150K ||Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme ||SMD-Chip-Widerstand || ||
||3 ||SMD-0805 220K ||Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme ||SMD-Chip-Widerstand || ||


 . Gyros, Beschleunigungssensor und Luftdrucksensor gibt es im [https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=index&cPath=69 Shop].
== Hilfsmittel für die Bestückung ==
 * '''Edsyn FL 22 SMD-Flussmittel '''
 * Entlötlitze AA Entlötlitze 1,5mm
 * Lötzinn AG 0,507 Lötzinn 0,5mm
 * Temperaturgeregelter Lötkolben mit feiner Spitze
 * Multimeter
== Stücklisten für Reichelt Elektronik ==
[http://www.reichelt.de/?ACTION=20;AWKID=17765;PROVID=2084 Reichelt Stückliste für FlightCtrl V1.0]

[http://www.reichelt.de/?;ACTION=20;LA=20;SORT=-preis;START=0;OFFSET=1000;SHOW=0;AWKID=73607;GROUPID=0;SID=15ssAJTtS4AQ8AAAugkE4133c63e576f7487b8f5c70757bf51267 Reichelt Stückliste für FlightCtrl V1.1] (ohne Controller & Abgleichwiderstände, mit Diode in SMD Ausführung)
Zeile 168: Zeile 299:
Die Bauteile sollten in der Reihenfolge eingebaut werden, wie sie in dieser Liste stehen. Dann hat man es mit der Bestückung einfacher. ''Kursiv aufgelistet Teile befinden sich auf der Unterseite''

== ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Anz. Reichelt-Best.Nr. Hinweis Teil Name---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ==
1 ATMEGA 644-20 AU Markierung beachten AVR-RISC-Controller IC1 1 TS 914 I SMD Markierung beachten Rail to Rail Op-Amp IC2 5 NPO-G0805 22P Kondensator C1, C2, C28, C29,C30 5 X7R-G0805 22N Kondensator C9, C15, C17, ''C27'', C31 17 X7R-G0805 100N Kondensator C5, C6, C8, C12, C13, C16, C18, C19, C20, C21, ''C11'', ''C22, C14, C23, C24, C25, C26''

5 SMD-0805 1,00K SMD-Chip-Widerstand R2, R5, R6, R7,''R4'' 5 SMD-0805 100 SMD-Chip-Widerstand R24, R27, R28, ''R32, R33'' 5 SMD-0805 10,0K SMD-Chip-Widerstand R8, R12, R16, ''R1'',''R3'' 4 SMD-0805 100K SMD-Chip-Widerstand R10,R11, R14, R18 1 SMD-0805 220K SMD-Chip-Widerstand R26 1 SMD-0805 2,20K SMD-Chip-Widerstand R25 1 SMD-0805 6,80K SMD-Chip-Widerstand R21 3 SMD-0805 18,0K SMD-Chip-Widerstand R22,''R30, R31'' 1 SMD-0805 680 SMD-Chip-Widerstand R19

1 SMD-LED 0805 GN Pfeil auf der Unterseite CHIP-Leuchtdiode grün LED1 1 SMD-LED 0805 RT Pfeil auf der Unterseite CHIP-Leuchtdiode rot LED2 2 BC 817-25 SMD Richtung beachten CHIP-Transistor ''T1, T2'' 1 LQH3C 100µ SMD-Induktivität L1 1 -- Überbrücken entfällt C3

1 1N 4001 Markierung beachten Diode D1 1 20,0000-HC49U-S Standardquarz 20,0MHz ''Q1'' 1 LP 2950 ACZ3,0 Markierung beachten Spannungsregler +3,0V IC5 1 µA 7805 Markierung beachten Spannungsregler IC4 2 RAD 330/16 Polarität beachten Elektrolytkondensator C7, C10 1 MS 500F Seitlich einlöten Kippschalter, 2-polig SW1 ggf. Drahtreste der Diode zusätzlich verwenden 1 SL 2X10G 2,54 In 2*3 und 2*5 zerlegen Stiftleiste SV1, SV5

1 SUMMER TDB 05 Polarität: Plus zum Platinenrand Summer SP1

== ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Anz. Reichelt-Best.Nr. Hinweis Teil Name---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ==
'''Spezialsensoren:'''

1 LIS3L02AS4 Beschleuningungssensor ''IC3'' 2 ENC-03JA Richtung beachten Gyros Nick und Roll ''GY_N, GY_R'' 1 ENC-03JA Stehend einbauen; Beschriftung „JPN“ zur Platine ''GY_G'' Die der Platine abgewandten Pins werden mit Draht (z.B. Reste der Elko-Beinchen) verlängert Der Gyro sollte zusätzlich verklebt werden; Dabei darf auf keinen Fall Klebstoff in den Gyro eindringen

'''Optional für Höhenregelung'''

1 MPX 4115A Metallseite zur Platine Motorola-Drucksensor V1 1 1uF SMD1206 Leider nicht bei Reichelt verfügbar alternativ: Z5U-5 1,0µ (bedrahtet) C4

'''Widerstände zum Abgleich der Gyro-Signale:'''

3 SMD-0805 470K Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme SMD-Chip-Widerstand 3 SMD-0805 150K Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme SMD-Chip-Widerstand 3 SMD-0805 220K Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme SMD-Chip-Widerstand

'''Hilfsmittel '''- Edsyn FL 22 SMD-Flussmittel - Entlötlitze AA Entlötlitze 1,5mm - Lötzinn AG 0,507 Lötzinn 0,5mm - Temperaturgeregelter Lötkolben mit feiner Spitze''' '''- Multimeter

= Bestückungsplan =
Mit farblicher Unterstützung Gleichfarbige Bauteile sind gleich

= Photos der fertig bestückten Platine =
Die Bestückung des Gier-Gyros sieht so aus:

attachment:GierGyro1.jpg attachment:GierGyro2.jpg

Die der Platine abgewandten Pins werden mit Draht (z.B. Reste der Elko-Beinchen) verlängert.

Auch die SMD-Version des Gier-Gyros wird [http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/DSC00070.JPG.html hochkant] befestigt, und nicht direkt auf der Platine.

 . /!\ Der Punkt am Gehäuse der [http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/DSC00068.JPG.html SMD-Gyros] zeigt nicht immer Pin 1.
  . Besser Pin 2 mit Durchgangsprüfer suchen: Gehäuse ist auch Masse!
 /!\ Die Pads der SMD-Gyros reißen EXTREM schnell ab!
  . Nie nach dem Anlöten versuchen, die Ausrichtung zu korrigieren, es geht meist schief.
Der Gyro sollte zusätzlich verklebt werden, am besten Heissleim verwenden.

 . /!\ Dabei darf auf keinen Fall Klebstoff in den Gyro eindringen.
== 3V Update ==
Es empfiehlt sich, schon bei der Bestückung der Versionen 1.0 und 1.1[:3V Update:diese Korrektur] gleich mit zu bestücken!

== Bestückungsplan mit farblicher Unterstützung (FC1.0-Platine) ==
(Gleichfarbige Bauteile sind gleich)

 . /!\ Bei der FC1.1 wurde die Diode D1 durch SMD-Version D2 ersetzt
attachment:Bestueckung_oben.png

attachment:Bestueckung_unten.jpg

= Schaltplan =
!FlightCtrl V1.0:

[[ImageLink(FlightCtrl_Schaltplan_kl.gif,attachment:FlightCtrl_Schaltplan.gif)]]

(Klicken für hohe Auflösung) [[BR]] [[BR]]

!FlightCtrl V1.1:

[[ImageLink(FlightCtrl_V1_1_Schaltplan_klein.gif,attachment:FlightCtrl_V1_1_Schaltplan.gif)]]

(Klicken für hohe Auflösung) [[BR]]

----
 . KategorieAnleitung
----
KategorieHardware

http://mikrocontroller.cco-ev.de/images/eng.gif Page in [:en/FlightCtrlManual:english]

PDFIcon

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siehe auch: [:BL-Ctrl Anleitung:BL-Ctrl_Anleitung]

TableOfContents([maxdepth])

Hinweise zur FlightCtrl V1.1/V1.2(SMD vorbestückt)

Hinweise zur vorbestückten (roten) FlightCtrl gibt es hier: [:FlightCtrlAnleitung V1 1:FlightCtrlAnleitung_V1_1]

Flight-Ctrl V1.0/V1.1: Schaltplan, Bestückung und Inbetriebnahme

Aufgaben

attachment:Flight-Ctrl_Anleitung_Foto_oben2.jpg

Diese Platine ist die Steuerungsplatine vom MikroKopter. Sie erfüllt folgende Aufgaben:

  • Messen der Drehgeschwindigkeiten der drei Achsen
  • Messen von Beschleunigungswerten der drei Achsen
  • Messen des Luftdrucks für die Höhenstabilisierung
  • Auswerten eines digitalen Kompass-Signals
  • Messen der Batteriespannung
  • Auswerten des Fernbedinungssignals (RC-Signal)
  • Verarbeiten der Sensordaten und Berechnung der aktuellen Fluglage
  • Ansteuern der vier BL-Regler zur Motoransteuerung

Sonstige Features:

  • Abmessungen 50 * 50mm
  • Lochabstand: 45mm (63 in der Diagonale)
  • zwei LEDs (z.B. Okay und Error)
  • zwei Transistorausgänge z.B. für externe Beleuchtung
  • Batteriespannungsmessung mit Unterspannungserkennung
  • Ein Empfänger kann von den 5V versorgt werden

Controller

Die Rechenarbeit und Sensorverarbeitung wird von einem Atmel – ATMEGA644 mit einer Taktrate von 20MHz geleistet. Es handelt sich hier um einen preiswerten und gängigen 8-Bit-Prozessor.

Die Kriterien bei der Auswahl des Controllers waren:

  • ausreichende Performance
  • gute Verfügbarkeit
  • geringer Preis
  • gut zu löten
  • kostenlose Entwicklungssoftware verfügbar

Sensorik

Die Fluglage eine Quadrokopters muss elektronisch geregelt werden. Dazu sind verschiedene Sensoren notwendig.

Gyro-Sensoren

Sie messen die Winkelgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) und jeweils eine Achse. Es werden drei dieser Sensoren benötigt, um alle drei Achsen zu stabilisieren. Diese Sensoren sind die elementarsten Bauelemente. (--> GyroScope) Gyros arbeiten intern mit einer Frequenz. Gleicher Index = gleiche Frequenz. Damit Gyros auf engen Raum keine "Schwebungen" durch Frequenzmischung erzeugen, kann man Gyros unterschiedlicher Frequenzen verwenden, z.B. Typ A + Typ B.

Beim MK ist designbedingt keine Beeinflussung nachweisbar. Deswegen geht auch 3x A, oder 3x B, bzw. 3x C. Ideal wäre 1x A, 1x B, 1x C. Der A-Typ arbeitet mit 22kHz und der B-Typ mit 24kHz, da ist wie eine kleine Stimmgabel drin, die durch diese Frequenz angeregt wird zu schwingen, ganz einfach erklärt.

  • ENC-03RA und ENC-03RB der SMD-Typ mit 8x4mm der gerade einmal 0,2g wiegt
  • ENC-03MA und ENC-03MB mit 12,2x7mm mit 0,4g
  • ENC-03JA und ENC-03JB mit 15,44x8mm mit 1g

Beschleunigungs-Sensoren (ACC-Sensoren)

Die Hauptfunktion der Beschleunigungssensoren ist, die aktuelle Neigung des MikroKopters zu messen und die Höhenregelung zu unterstützen. Hier wird ein Drei-Achsen-Sensor verwendet.

Theoretisch kann auf diese Sensoren verzichtet werden, wenn der Quadrokopter im sog. Heading-Hold-Modus betrieben werden soll. (--> BeschleunigungsSensor)

Luftdrucksensor

Er dient zur Stabilisierung der Flughöhe. Dieser Sensor ist optional. Die Drucköffnungen können mit Klebeband abgeklebt werden, in das mit einer kleinen Nadel ein kleines Loch gestossen wird. Das schützt vor Wind und Licht. (--> LuftdruckSensor)

Schnittstellen

Über die Schnittstellen kommuniziert die Steuerkarte mit der Außenwelt.

PPM-Anschluss

Hier wird der Empfänger angeschlossen. Über zwei Leitungen wird der Empfänger versorgt und über eine liefert er das RC-Summensignal zurück. Im Gegensatz zu einem normalen Servo-PPM-Signal sind in dem Summensignal alle von der Fernbedienung gesendeten Kanäle enthalten. In jedem Empfänger ist dieses Signal vorhanden, allerdings liefern nur wenige dieses Signal zum direkten Abgriff an einen Stecker (z.B. der RX3 Multi von ACT). (--> ["RC-Empfänger"])

I2C-Bus

An diesem Bus werden die BL-Regler angeschlossen, über den sie die Steuerbefehle erhalten. Die Flight-Ctrl erfordert unseren speziellen [:BrushlessCtrl:Brushless-Motor-Regler], damit eine schnelle Kommunikation per I2C-Bus möglich ist. Standard-Motor-Regler können nicht verwendet werden, weil sie zu langsam sind. Der I2C-Bus verfügt über eine Taktleitung (SCL) und eine Datenleitung (SDA). Im Bus werden alle SCL-Leitungen und alle SDA-Leitungen miteinander verschaltet.

Serielle Schnittstelle (asynchron)

Hier wird zum Testen und Parametrieren z.B. ein PC angeschlossen. Der Pegel ist TTL-Pegel und nicht V24. Aus diesem Grund muss ein Schnittstellenkonverter angeschlossen werden, falls mit der Standard Seriellen Schnittstelle des PCs kommuniziert werden soll. Später kann diese Schnittstelle auch zur Kommunikation (asynchron) mit anderen Controllern verwendet werden.

ISP-Schnittstelle (synchron)

Der ATMEL-Controller wird darüber mittels eines ISP-Interfaces programmiert. Später kann diese Schnittstelle auch zur schnellen Kommunikation (synchron Seriell) mit anderen Controllern verwendet werden.

Kompass-Anschluss

Ein digitaler Kompass kann an den PC4-Eingang des universellen Steckers angeschlossen werden.

Allgemeine Sicherheitshinweise:

Wir garantieren nicht für fehlerfreies Verhalten der Elektronik oder Software. Trotz sorgfältiger Erstellung und Überprüfung, übernehmen wir keinerlei Garantie oder Haftung (direkter oder indirekter Art) für die Fehlerfreiheit der Software, der Hardware oder Informationen. Sie benutzen die Elektronik auf eigene Gefahr (dies gilt auch für dazugehörige PC-Programme). Weiterhin übernehmen wir keinerlei Haftung für Folgeschäden an Sachwerten oder Personen, die durch Anwendung entstehen. Es liegt in ihrer Verantwortung, einen vollständigen Systemtest durchzuführen.

Der MikroKopter ist kein Kinderspielzeug! Dafür ist er zu teuer und zu gefährlich. Nicht über Personen fliegen!

Eine Modellbauversicherung sollte auf jeden Fall vor dem ersten Flug abgeschlossen werden, weil die meisten Haftpflichtversicherungen nicht die Schäden abdecken, die durch Flugmodelle entstehen können.

Nutzungsbedingungen

Es gilt für das gesamte MikroKopter-Projekt (Hardware, Software und Dokumentation), dass eine Nutzung (auch auszugsweise) nur für den privaten (nicht-kommerziellen) Gebrauch zulässig ist. Sollten direkte oder indirekte kommerzielle Absichten verfolgt werden, ist mit uns Kontakt bzgl. der Nutzungsbedingungen aufzunehmen.

Inbetriebnahme der Platine

attachment:Flight-Ctrl_Bestueckung_oben.png

Schritt 1: Anschluss und Kontrolle der Betriebsspannung

Um sicher zu gehen, dass man keine ungewollten Lötbrücken beim Bestücken in die Versorgung eingebaut hat, prüft man mit einem Durchgangsprüfer die 5V gegen GND. (Es gibt zwei Lötpads, die mit „5V“ und „GND“ beschriftet sind)

Man sollte auch gleich die 3V-Versorgung auf Kurzschluss prüfen (z.B. auf Durchgang über C16).

Bei diesen Durchgangsmessungen muss ein Widerstand deutlich über 0 Ohm gemessen werden, bzw. der Durchgangsprüfer darf nicht 'piepen'.

Sollte sich doch ein Kurzschluss eingeschlichen haben, sind Lötbrücken an dem 100nF-Kondensatoren häufig die Ursache. Bei Verwendung von Lötpaste gilt: weniger ist mehr.

Vor dem Anschluss der Betriebsspannung sollte ein weiteres Mal der richtige Einbau des Spannungsreglers IC4 (µA7805) und der Diode D1 überprüft werden. Die Betriebsspannung wird an den Anschlüssen J1 (Markierung „+“ am Schalter) und am Anschluss J2 (Markierung „-“ neben dem Schalter) angeschlossen. Es wird dringend empfohlen, ein strombegrenztes Netzteil zu verwenden, bis man weiß, dass alles richtig funktioniert. Ein Steckernetzteil mit Gleichspannungsausgang von ca. 9–12V leistet hier bereits gute Dienste. 5,0V Test der Digitalversorgung Dazu misst man am Testpunkt TP1 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 4,9 und 5,1 V liegen.

3,0V Test der Analogversorgung

Dazu misst man am Testpunkt TP2 gegen Masse. Die Spannung sollte zwischen 2,9 und 3,1 V liegen.

Schritt 2: Gyro-Verstärker abgleichen

An den Ausgängen der Gyro-Verstärker (Pins 8, 7 und 1 des IC2) sollte im unbewegten Zustand eine Spannung von ca. 1,2-1,8V (idealerweise 1,5V) anliegen. Da das Ausgangssignal der Gyros werksseitig bereits leicht variiert, muss das Signal ggf. leicht justiert werden.

Dazu müssen die Widerstände R9 (für TP4), R13 (für TP5) und R17 (für TP3) zum Anheben des Signals nachbestückt werden (je niedriger der Widerstandswert, desto höher das Ausgangssignal). Oder die Widerstände R29 (für TP4), R20 (für TP5) und R15 (für TP3) zum Absenken des Signals (je niedriger der Widerstandswert, desto niedriger das Ausgangssignal).

Richtwerte für die Widerstände zum Abgleichen:

Anheben des Verstärkersignals: Signal Wert < 0,8V : 150kOhm < 1,0V : 220kOhm < 1,2V : 470kOhm

Abschwächen des Verstärkersignals: Signal Wert > 2,2V : 150kOhm > 2,0V : 220kOhm > 1,8V : 470kOhm

Nach einem schweren Absturz oder bei ungleichmässigen Bewegungen des MikroKopters (z.B. er nickt in eine Richtung flüssiger als in die andere) sollten die Signale kontrolliert und ggf. nachjustiert werden.

Sollten ein einzelner Widerstand nicht ausreichen, z.B. bei Signal <0,5V, kann durch Parallelschalten mehrerer Widerstände der Signalwert entsprechend angepasst werden (150k parallel 150k = 75k etc.).

Siehe auch GyroAbgleich

Schritt 3: Einspielen des Programms mit dem MikroKopter-Tool (avrdude)

attachment:Screenshot_MkTool.jpg

Das Einspielen der Software geht am einfachsten mit unserem seriellen Konverter (SerCon), in dem die ISP-Schaltung bereits eingebaut ist. Zum Programmieren muss der PC über eine „echte“ serielle Schnittstelle verfügen. USB-auf-Seriell/Parallel-Wandler oder ähnliches gehen definitiv nicht! Der Seriell-Konverter wird über ein Flachbandkabel an den 6-poligen Stiftleisten verbunden. Die Betriebs-LED auf dem Konverter muss dabei nicht leuchten. Die Flight-Ctrl muss zum Programmieren mit Spannung versorgt sein.

Wahlweise kann die Software auch über USB mit einem AVR ISP mkII programmiert werden. Die Beschreibung gibt es unter ["USB-AVRISPmkII"] Eine weitere Alternative für die spätere Datenverbinden über USB ist der ["USB-TTL-232 Adapter"]. BR {i} EMPFEHLUNG: Ab sofort gibt es einen Bootloader für die Flight-Ctrl.

BR

Alternative: Einspielen des Programms mit PonyProg v2.6g

Alternativ lässt sich die Software auch mit PonyProg einspielen.

Problembehebung, wenn Zugriff auf den Prozessor fehlschlägt

Ist nach falschem Setzen der Fusebits oder nach einem fehlgeschlagenem Programmieren mit avrdude kein weiterer Zugriff auf den Prozessor mehr möglich, so kann dieser evtl. mit einem Oszillator wiederbelebt werden. Siehe dazu den Beitrag ["AVRWiederbelebung"].

Schritt 4: Test der Hardware

Test der Sensorwerte

Wenn der Controller erfolgreich programmiert wurde, können die Sensorwerte mit dem MikroKopter-Tool überprüft werden. Dazu wird der Seriell-Konverter über das breite Flachbandkabel angeschlossen. Das ISP-Kabel muss zum Debuggen abgeklemmt sein, oder der Jumper auf dem Konverter abgezogen werden.

Test des Gyro-Sensors

Die Platine wird in die waagerechte Position gebracht und eingeschaltet bzw. resettet und die Scope-Funktion im MikroKopter-Tool wird gestartet. (falls sie schon lief, sollte sie kurz gestoppt werden, damit der Zoom-Bereich zurückgesetzt wird). Es werden hier zunächst nur die ersten fünf Analogwerte beobachtet. Die restlichen Analogwerte können über den Reiter „Scope“ im MikroKopter-Tool abgeschaltet werden, falls sie das Bild unübersichtlich machen.

Nun wird die Platine möglichst flüssig um ca. 45 Grad in der [http://de.wikipedia.org/wiki/Nickachse Nickachse] gekippt. (Der Pfeil auf der Platine zeigt nach vorne). Auf dem Scope beobachtet man die Signale der Messwerte. Dabei sollte das Signal des Nick-Integrals und das des Nick-Beschleunigungssensors (hier rot und gelb) einen deutlichen Ausschlag zeigen. Wichtig ist, dass die Linien weitestgehendes deckungsgleich sind.

Das selbe prüft man auch auf der Roll-Achse (hier blau und grün):

attachment:Screenshot_Scope.png

Danach wird der Gier-Gyro überprüft. Dabei wird die Platine um die [http://de.wikipedia.org/wiki/Gierachse Gierachse] gedreht und das Signal des Gyrosensors beobachtet. So lange sich die Platine dreht gibt es dabei einen Ausschlag, der wieder zu Null wird, wenn die Platine wieder stoppt.

Im virtuellen Display werden nun die Offsetwerte der Gyros überprüft (der Wert in Klammern):

attachment:GyroMenue.png

Dazu blättert man mit den Tasten in das entsprechende Menü. Die Offsets sollten bei den Gyros etwa um 500 (±100) liegen. In diesem Beispiel hat der Gier-Gyro ein Problem (178). Es muss entweder nachgetrimmt oder ausgetauscht werden.BR

Test des Beschleunigungssensors

Nun wird noch der Beschleunigungssensor überprüft:

attachment:ACC-Sensor.jpg

Für Nick und Roll sollten sich Werte von 465...563 und für Hoch von 651...788 ergeben. Genaues siehe BeschleunigungsSensor.

Wichtig: Die Platine bzw. der Kopter sollte dabei gerade stehen, die Erdanziehungskraft würde sonst auf die anderen Achsen wirken und müsste mit berücksichtigt werden.

Test des Empfangssignals

Im virtuellen Display lassen sich die Fernbedienungswerte ablesen:

attachment:Menue_Kanaele.jpg

Mit der Fernbedienung lassen sich die Werte im Bereich von ca. -120 bis +120 verändert.

Test der Spannungsmessung

In einem Menü kann der Wert der Spannungsmessung kontrolliert werden:

attachment:Anzeige_Menue.png

In diesem Beispiel ist das 11,3V.

Der Empfangspegel ist 0, weil kein Empfänger angeschlossen ist.

Schritt 5: Einbau in den MikroKopter

Genauere Informationen auf unserer Homepage

Übersicht über den Anschluss der weiteren Komponenten

Kurzfassung:

  • Der Pfeil auf der Flight-Ctrl zeigt nach vorn
  • Motoradressierung: 1=Vorn 2=Hinten 3=Rechts 4=Links
  • Die Drehrichtung der Motoren ist so, dass der linke und rechte Motor (Rollachse) links drehen (von oben betrachtet) und vordere und hintere Motor (Nickachse) rechts herum.

Anschluss

  • Das Multisignal eines Empfängers über ein dreiadriges Servokabel
  • Ein Lipo-Akku (11,1V ca. 1,5–2,5Ah mit mit 15–20C Belastbarkeit) über zwei Versorgungsleitungen (Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind. 0,75mm²)
  • Vier BL-Regler über zwei Versorgungsleitungen (Plus=rot; Minus=schwarz; Querschnitt mind. 0,75mm²)
  • I2C-Bus als Kommunikation zu den BL-Reglern (ca. 0,25mm² Querschnitt)

Details zum Gesamtaufbau siehe ElektronikVerkabelung

Schritt 6: Bedienen des MikroKopters (Kurzversion)

Einschalten

Der MikroKopter muss auf einer waagerechten stabilen Unterlage stehen. Die grüne LED der Flight-Ctrl leuchtet, die rote ist aus und der Summer ist still. Die grünen LEDs der BL-Regler sind an und die roten aus. Falls der Summer piept ist der Empfang gestört oder die Akkuspannung zu niedrig.

Sensoren abgleichen und Setting auswählen

Anmerkung: gilt für Gas nicht invertiert, d.h. Gas min. --> zum Piloten, bzw. unten.

Bei der ersten Inbetriebnahme sind noch keine ACC-Werte im EEPROM abgespeichert. Ab Programmversion V0.67 kann man die ACC-Nullage aber dauerhaft speichern, indem man den Gierstick bei Vollgas nach rechts drückt (andere Seite als Kalibrieren). Dazu sollte man den MK einmal waagerecht aufstellen, um dann den ACC-Sensor, wie vorstehend beschrieben, zu kalibrieren.

Vor jedem weiteren Start braucht man zum Abgleichen der Sensoren dann nur noch den Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die obere linke Ecke drücken, bis der Summer piepst und die grüne LED kurz erlischt. Dabei übernimmt der Controller die gespeicherten Sensordaten aus dem EEPROM. Die Daten sind auch nach dem Aus-/Einschalten noch vorhanden. Jetzt kann man den MK auch bei Schieflage kalibrieren und starten.

Diese Kalibrierung ist nötig weil die Sensoren eine Serienstreuung und Temperaturabhängigkeit aufweisen (auch der Ruhewert der einzelnen Achsen des [:BeschleunigungsSensor:Beschleunigungssensors] sind unterschiedlich). Der Kopter wird immer bestrebt sein, die Lage während der Kalibrierung auch im Flug anzunehmen da er diese als waagerecht interpretiert. Das bedeutet, je schiefer er während der Kalibrierung steht, desto stärker muss der Ausgleich über die Fernsteuerung erfolgen um ihn wirklich gerade zu halten.

Beim Kalibrieren der Messwerte kann das Setting (Anzahl der Piepser entspricht Setting-Nummer) per Nick-Rollhebel ausgewählt werden:

                2   3   4
                1   x   5
                –   –   –
Bedeutet: Nick-Rollhebel Links Mitte = Setting:1 Links Oben = Setting:2  usw.

Nochmal der Tipp: "Beim Kalibrieren..." bedeutet, den Gas-Gierhebel oben links halten und den Nick-Rollhebel gleichzeitig in die oben angegebene Richtung bewegen. Geht auch umgekehrt, erst mit Nick-Roll das Setting auswählen, Hebel da halten und mit Gas-Gier kalibrieren. (Old-Papa)

. Zum Einschalten wird der Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere rechte Ecke gedrückt, bis die Motoren anlaufen. Erst ab einem bestimmten Gaswert beginnt der Lage-Regler zu arbeiten.

Motoren ausschalten

Zum Ausschalten wird der Gas/Gier-Hebel einige Zeit in die untere linke Ecke gedrückt, bis die Motoren stoppen.

[http://www.youtube.com/v/GmPaCjcBAo0 Hier] gibt es ein kurzes Demo-Video.

Verhalten beim Ausschalten des Senders oder Empfangsverlust

Bei Ausfall des Empfangssignals im Flug laufen die Motoren mehrere Sekunden nach (Einstellbar ist dieses „Not-Gas“ im [:MikroKopterTool:MikroKopter-Tool] unter Sonstiges.), wobei der MikroKopter versucht, in waagerechte Lage zu kommen. Damit soll das Fluggerät (mehr oder weniger) kontrolliert in den Sinkflug gehen.

Bestückung

(!) Tip: Es empfiehlt sich, beide Seiten der unbestückten Platine zunächst einzuscannen oder zu fotografieren. Das macht es später einfacher ungewollte Lötbrücken und ähnliche Fehler aufzuspüren.

BRDie Bauteile sollten in der Reihenfolge eingebaut werden, wie sie in dieser Liste stehen. Dann hat man es mit der Bestückung einfacher.

Kursiv aufgelistet Teile befinden sich auf der Unterseite

Menge

Reichelt-Best.Nr.

Hinweis

Teil

Name

1

ATMEGA 644-20 AU

für FlightCtrl V1.0

AVR-RISC-Controller

IC1

1

ATMEGA 644P-20 AU

für FlightCtrl V1.1

AVR-RISC-Controller

IC1

1

TS 914 I SMD

Markierung beachten / [:MikroKopter-FAQ:Siehe FAQ: Wo Pin1?]

Rail to Rail Op-Amp

IC2

5

NPO-G0805 22P

Kondensator

C1, C2, C28, C29,C30

5

X7R-G0805 22N

Kondensator

C9, C15, C17, C27, C31

17

X7R-G0805 100N

Kondensator

C5, C6, C8, C12, C13, C16, C18, C19, C20, C21, C11, C22, C14, C23, C24, C25, C26

5

SMD-0805 1,00K

SMD-Chip-Widerstand

R2, R5, R6, R7, R4

5

SMD-0805 100

SMD-Chip-Widerstand

R24, R27, R28, R32, R33

5

SMD-0805 10,0K

SMD-Chip-Widerstand

R8, R12, R16, R1, R3

1

SMD-0805 100K

SMD-Chip-Widerstand

R11

3

SMD-0805 100K

nur FC 1.0

SMD-Chip-Widerstand

R10, R14, R18

3

SMD-0805 47K

nur FC 1.1

SMD-Chip-Widerstand

R10, R14, R18

1

SMD-0805 220K

SMD-Chip-Widerstand

R26

1

SMD-0805 2,20K

SMD-Chip-Widerstand

R25

1

SMD-0805 6,80K

SMD-Chip-Widerstand

R21

3

SMD-0805 18,0K

SMD-Chip-Widerstand

R22, R30, R31

1

SMD-0805 680

SMD-Chip-Widerstand

R19

1

SMD-LED 0805 GN

Pfeil auf der Unterseite

CHIP-Leuchtdiode grün

LED1

1

SMD-LED 0805 RT

Pfeil auf der Unterseite

CHIP-Leuchtdiode rot

LED2

2

BC 817-25 SMD

Richtung beachten

CHIP-Transistor

T1, T2

1

LQH3C 100µ

SMD-Induktivität

L1

1

--

Überbrücken

entfällt

C3

1

1N4001

Markierung beachten! nur FC 1.0

Diode

D1

1

SMD 1N4001

Markierung beachten! nur FC 1.1

Diode

D2

1

20,0000-HC49U-S

Standardquarz 20,0MHz

Q1

1

LP 2950 ACZ3,0

Markierung beachten

Spannungsregler +3,0V

IC5

1

µA 7805

Markierung beachten

Spannungsregler

IC4

2

RAD 330/16

Polarität beachten

Elektrolytkondensator

C7, C10

1

MS 500F

Seitlich einlöten

Kippschalter, 2-polig

SW1 ggf. Drahtreste der Diode zusätzlich verwenden

1

SL 2X10G 2,54

In 2*3 und 2*5 zerlegen

Stiftleiste

SV1, SV5

1

SUMMER TDB 05

Polarität: Plus zum Platinenrand

Summer

SP1

Sensoren

1

LIS3L02AS4

Beschleunigungssensor

IC3

2

ENC-03JA oder ENC-03JB

Richtung beachten

Gyros Nick und Roll

GY_N, GY_R

1

ENC-03JA

[:FlightCtrlAnleitung#head-7de673c3cf88fb598244ba6c7685289c3dba2a82-2:Richtung beachten ]

Gyros Gier

GY_G

Optional für Höhenregelung

1

MPX 4115A

Metallseite zur Platine

Motorola-Drucksensor

V1

1

1uF SMD1206

Leider nicht bei Reichelt verfügbar, Conrad Best.-Nr. 445475-62 alternativ:

Z5U-5 1,0µ (bedrahtet)

C4

Widerstände zum Abgleich der Gyro-Signale

R9, R13, R17 bzw. R15, R20, R29

3

SMD-0805 470K

Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme

SMD-Chip-Widerstand

3

SMD-0805 150K

Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme

SMD-Chip-Widerstand

3

SMD-0805 220K

Siehe Beschreibung zur Inbetriebnahme

SMD-Chip-Widerstand

Hilfsmittel für die Bestückung

  • Edsyn FL 22 SMD-Flussmittel

  • Entlötlitze AA Entlötlitze 1,5mm
  • Lötzinn AG 0,507 Lötzinn 0,5mm
  • Temperaturgeregelter Lötkolben mit feiner Spitze
  • Multimeter

Stücklisten für Reichelt Elektronik

[http://www.reichelt.de/?ACTION=20;AWKID=17765;PROVID=2084 Reichelt Stückliste für FlightCtrl V1.0]

[http://www.reichelt.de/?;ACTION=20;LA=20;SORT=-preis;START=0;OFFSET=1000;SHOW=0;AWKID=73607;GROUPID=0;SID=15ssAJTtS4AQ8AAAugkE4133c63e576f7487b8f5c70757bf51267 Reichelt Stückliste für FlightCtrl V1.1] (ohne Controller & Abgleichwiderstände, mit Diode in SMD Ausführung)

Bestückung

Die Bestückung des Gier-Gyros sieht so aus:

attachment:GierGyro1.jpg attachment:GierGyro2.jpg

Die der Platine abgewandten Pins werden mit Draht (z.B. Reste der Elko-Beinchen) verlängert.

Auch die SMD-Version des Gier-Gyros wird [http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/DSC00070.JPG.html hochkant] befestigt, und nicht direkt auf der Platine.

  • /!\ Der Punkt am Gehäuse der [http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/DSC00068.JPG.html SMD-Gyros] zeigt nicht immer Pin 1.

    • Besser Pin 2 mit Durchgangsprüfer suchen: Gehäuse ist auch Masse!

    /!\ Die Pads der SMD-Gyros reißen EXTREM schnell ab!

    • Nie nach dem Anlöten versuchen, die Ausrichtung zu korrigieren, es geht meist schief.

Der Gyro sollte zusätzlich verklebt werden, am besten Heissleim verwenden.

  • /!\ Dabei darf auf keinen Fall Klebstoff in den Gyro eindringen.

3V Update

Es empfiehlt sich, schon bei der Bestückung der Versionen 1.0 und 1.1[:3V Update:diese Korrektur] gleich mit zu bestücken!

Bestückungsplan mit farblicher Unterstützung (FC1.0-Platine)

(Gleichfarbige Bauteile sind gleich)

  • /!\ Bei der FC1.1 wurde die Diode D1 durch SMD-Version D2 ersetzt

attachment:Bestueckung_oben.png

attachment:Bestueckung_unten.jpg

Schaltplan

FlightCtrl V1.0:

ImageLink(FlightCtrl_Schaltplan_kl.gif,attachment:FlightCtrl_Schaltplan.gif)

(Klicken für hohe Auflösung) BR BR

FlightCtrl V1.1:

ImageLink(FlightCtrl_V1_1_Schaltplan_klein.gif,attachment:FlightCtrl_V1_1_Schaltplan.gif)

(Klicken für hohe Auflösung) BR



KategorieHardware