Umbau einer FC 1.2 zur FC 2.0 ME
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die Hinweise zum Umbau einer FC 1.3 sind im Moment nur graue Theorie!
Die Idee zum Umbau stammt aus dem Forums-Thread Umbau der FC 1.1 / 1.2 / 1.3 zur FC 2.0 ME.
Besonders der Beitrag von Roman hatte es mir angetan. Die Lösung fand ich total genial und elegant.
Das mußte ich nachbauen...
Das Original von Roman
Warnung
Vorweg eine Warnung darf bei diesem Projekt nicht fehlen:
Das hier ist HardCore-SMD-Löten! Es sollten sich also nur Menschen mit ausreichend SMD-Bastel-Erfahrung daran versuchen.
Entsprechendes Werkzeug sollte dabei natürlich auch vorhanden sein:
- ein oder besser zwei (elektronisch geregelte) Lötkolben mit ausreichend feiner Spitze
- Entlötstation
- 0,5 mm SMD-Lot
- Entlöt-Litze
- ausreichend feine Pinzette
ausreichend Sehkraft oder für Menschen im fortgeschrittenen Alter (wie mich) ein optisches Vergrößerungswerkzeug.
Kopf-Lupe oder Lupen-Lampe. Wobei ich eindeutig die Kopf-Lupe bevorzuge.
Hier gibt es viele LötTipps und Löt-Links.
Bauteile
Folgende Bauteile werden für den Umbau benötigt:
Menge |
Bauteil |
Lieferant |
3 |
ADXRS610 MEMS Gyro |
Sander ADXRS610BBGZ |
12 |
100nF SMD 0402 |
CSD 115-02N100 |
6 |
22nF SMD 0402 od. 0603 |
CSD 115-06N022 |
3 |
3,3nF SMD 0402 od. 0603 |
CSD 115-06N003,3 |
3 |
33kΩ SMD 0603 |
CSD 10-06K033 |
3 |
100nF SMD 0805 |
CSD 115-08N100 |
3 |
1µF ker. SMD 0805 |
CSD 115-08R001 |
3 |
0Ω SMD 0805 |
CSD 10-080000 |
Die 0Ω Widerstände können natürlich auch durch eine Drahtbrücke ersetzt werden. Die 0Ω hatte ich gerade in der Bastelkiste...
Lecker Gyros
FC vorbereiten
Als erstes kontrollieren, dass auf der (noch funktionierenden) FC 1.2 eine ausreichend aktuelle Firmware läuft die schon die FC 2.0 kennt!
Auf der FC müssen nun folgende Bauteile entfernt werden:
FC 1.2 |
FC 1.3 |
R8, R9, R10, R29, C17, C28 |
IC6, R9, R13 |
Die Widerstände und Kondensatoren lassen sich sehr gut mit zwei Lötkolben entlöten.
Nick- und Roll-Gyros in SMD am besten per Heißluft entlöten.
Ich habe mir leider bei einem Gyro die Pads abgerissen als ich ihn konventionell entlöten wollte.
Die 47kΩ von R10, R14, R18 aufheben. Die werden später noch gebraucht.
FC 1.2 |
FC 1.3 |
|
|
überflüssige Bauteile entfernt
Weiter geht es mit
R10, R14, R18 mit 0Ω Widerstand bestücken. Alternativ kann man natürlich auch eine Drahtbrücke einlöten.
- C5, C6, C8 mit 1µF bestücken.
- C28, C29, C30 mit 100nF (SMD Bauform 0805) bestücken.
Leiterbahn zwischen OpAmp und C28, C29, C30 auftrennen.
+ Eingang der drei ehemaligen Gyro-OpAmps auf Masse legen. Das geschieht am besten mit den 47kΩ die bei R10, R14, R18 ausgelötet wurden.
Pin 3 des OpAmp auf Masse am Lötpad des Gyro_N2
Pin 5 und 10 des OpAmp auf Masse (Widerstand rechts unterhalb von C15 und
der schräge Widerstand rechts unterhalb von R20.
Außerdem sieht man hier schön die 0Ω Widerstande.
Die Beschaltung der drei ehemaligen Gyro-OpAmps entspricht dann folgendem Schema:
LEDs umdrehen.
Damit die Flight-Ctrl-Firmware die Hardware als FC 2.0 erkennt müssen die LEDs gedreht werden.
FC 1.2 |
FC 1.3 |
FC 2.0 |
|
|
|
LEDs FC 1.2 => FC 2.0
Die LEDs auch am besten mit zwei Lötkolben entlöten und gedreht wieder einlöten. Jetzt muß noch R5 an Masse und R6 an +5 Volt.
- Leiterbahn zu R5 auftrennen
- Masse neben R5 etwas frei kratzen
- R5 mit der Massefläche durch einen Lötklecks verbinden
- Masseverbindung des R6 auftrennen
- R6 mit etwas Fädeldraht mit +5 Volt verbinden (siehe Bild)
Auf jeden Fall nachmessen, dass hier kein Kurzschluß eingebaut wurde!
gedrehte LEDs und Widerstände
Alternativ könnte man auch die Verbindung von LED1 zum Prozessor und von LED2 zur Durchkontaktierung direkt unter dem Schriftzug LED2 durchtrennen und kreuzweise wieder zusammenlöten.
LEDs FC 1.3 => FC 2.0
Hier muß nur LED2 gedreht und R5 mit Masse verdrahtet werden.
Damit wäre die FC vorbereitet und kann kurz getestet werden.
Dazu die nackte FC, am besten aus einem regelbaren Labornetzteil, mit Strom versorgen. Netzteil auf ca. 11 Volt und Strombegrenzung auf ca. 500 mA einstellen.
SerCon bzw. MK-USB mit der FC verbinden, MK-Tool starten und FC einschalten. Die umgebaute FC sollte sich im KopterTool als FC 2.0 melden. Falls nicht ging beim Umbau der LEDs etwas schief!
Gyros
Nun kommen wir zu den Hauptdarstellern, den MEMS Gyros ADXRS610 von Analog Devices.
Der Schaltplan für die neuen Gyros wurde mir freundlicher Weise von Roman zur Verfügung gestellt
Intern sind Pins (Balls) des Gyros folgendermaßen miteinander verbunden
Da es die 22nF und 3,3nF bei CSD nicht in 0402 gibt habe ich das Verdrahtungsschema etwas geändert. So passen auch 0603 ganz passabel. Wer allerdings die beiden Werte in 0402 besorgen kann sollte natürlich die kleinere Bauform wählen.
Außerdem habe ich beschlossen den 100nF Kondensator ganz rechts in Romans Original-Schaltplan auf die FC zu verlagern. Das war die Aktion "Leiterbahn durchtrennen an C28, C29, C30" und "C28, C29, C30 mit 100nF bestücken".
Gyro mit Kondensatoren
So müssen nun drei Gyros mit Kondensatoren bestückt werden.
Die Widerstände werden einfach senkrecht aufgelötet (siehe Bild weiter unten).
Also ich hatte massive Probleme mit dem Löten der Kondensatoren auf die Balls. Das ging so bescheiden...
Manchmal konnte ich mit etwas Flußmittel nachhelfen. Aber insgesamt ging es nicht gut. Liegt vermutlich am bleifreien Lot.
Die Gyros werden auf einem Träger montiert, besser geklebt.
Ich habe mit Leiterplattenmaterial 0,5 mm GFK mit Cu-Auflage besorgt (Conrad). Daraus werden 2 Plättchen mit je 19 x 7 mm geschnitten.
Probeliegen auf dem Träger. Hier noch in der Anordnung von Roman.
Die Gyros habe ich einfach mit Sekundenkleber auf den Träger geklebt. Die Anordnung habe ich gegenüber Roman etwas geändert. Unten im Bild von Links nach rechts: Nick, Roll, Gier.
Zur Verdrahtung bietet sich wieder Fädeldraht an.
Insgesamt gehen zur Gyro-Einheit:
- Masse
- +5 Volt
- +3 Volt (VREF)
- Nick
- Roll
- Gier
Ich habe mir dazu 6 Fädeldrähte zurechtgelegt (abschneiden geht hinter immer noch, also lieber etwas länger).
Dann Masse, +5 Volt und +3 Volt der drei Gyros miteinander verbunden.
Als letztes die Fädeldrähte an die drei senkrecht stehenden Widerstände.
Zum Schluß nochmal alles mit dem Durchgangsprüfer durchklingeln!
Gyros auf dem Träger montiert und verdrahtet
Jetzt wird das zweite Trägerplättchen aufgeklebt, quasi als Schutz.
Die Gyro-Einheit wird nun mit (Spiegel) Montageband (oder Servo-Tape) auf die Unterseite der FC geklebt (siehe Bild).
Gyro-Einheit mit Montageband auf die FC geklebt
Masse und +3 Volt (VREF) holt man sich von den (alten) Gyro-Pads. +5 Volt gibts an C36.
Die Leitungen für Nick, Roll und Gier werden durch die Durchkontaktieren von GY_N2 auf die Oberseite der Platine geführt.
Spannungsversorgung der Gyro-Einheit
Auf der Oberseite werden die Leitungen für Nick, Roll und Gier direkt an die Kondensatoren C28, C29 und C30 gelötet.
Nick an C28, Roll an C29 und Gier an C30.
Zum Schluß die Fädeldrähte mit etwas Heißkleber sichern.
Nun kommt der abschließende Test. FC wieder aus dem Labornetzteil mit Strom versorgen. SerCon oder MK-USB ran und KopterTool starten.
Jetzt kann man sich im Scope anschauen ob die Gyros richtig reagieren. Dazu nacheinander
AngleNick + AccNick
AngleRoll + AccRoll
GyroGier
im Scope auswählen und die FC in der Hand um die entsprechende Achse bewegen. Die Reaktion im Scope sollte der Bewegung entsprechen. Acc und Winkel sollten einigermaßen deckungsgleich sein.
Funktioniert alles, steht einem Einbau in den MK nichts mehr im Wege.
Servo Erweiterung
Der Schaltplan der Servo-Erweiterung stammt von JUERGEN_ aus diesem Forums-Thread.
Schaltplan der Servo-Erweiterung
Beschreibung folgt sobald ich das nachgebaut habe...