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Quadrocopter

Eigener Quadrocopter Part II

[zu Teil 1]

Ein kleiner Zwischenbericht über Bastelfortschritte. Mittlerweile hat der Quadrocopter ein Landegestell spendiert bekommen und steht jetzt sozusagen auf eigenen Beinen. Die Stromversorgung der Motoren ist nun getrennt von der Steuereinheit damit man beides auch unabhängig voneinander testen kann bzw. weil mich das Piepsen der Regler extrem genervt hat ;-)

Weil der Funkempfänger (Turnigy 8Ch) kein Summensignal für die Kanäle liefert und intern nur mit SPI arbeitet habe ich nun tatsächlich einen PIC Microcontroller (18F1230) dazu verdammt die einzelnen Kanäle auf einen zu summieren. Das stellte sich nach einigen Tests als leichter als gedacht heraus, denn erstaunlicherweise sind die Pulse der Kanäle am Empfänger trotz interner „Verwurstelung“ immer noch sequentiell. Das heißt vermutlich hätten es auch ein paar Dioden getan um die Signale an nur einem Arduino Pin auszulesen. Zu spät.

Geflogen ist der kleine übrigens auch schon. Zwar noch manuell ohne Steuereinheit, aber immer hin und natürlich hat er auch gleich einen Überschlag gemacht (meine Schuld, hatte kurz panisch einen kurzen Aussetzer und habe die Regler in die falsche Richtung gedreht). Daraufhin habe ich ein paar Flaschen Wein als Gewicht angebracht (ich weiß, nicht ideal) und mal mit maximalem Schub getestet: zwei Flaschen würden ihn nicht am Boden halten und Propeller so nah am Boden machen ordentlich Wind ;-)

Letzter Punkt für heute: der Akku. Zum einen ist mir aufgefallen, dass die 8 AA Zellen in der Fernsteuerung erstaunlich schnell leer werden. Aber das ist auch kein Wunder, denn intern braucht sie nur 5 Volt und „verbrennt“ den Rest an einem Spannungsregler. Eventuell wäre es hier schlauer einen 2 Zellen LiPo Akku einzusetzen.

Der andere Akku, also der im Copter, war nun auch zum ersten Mal leer geworden. Und zwar richtig leer, d.h. das Ladegerät wollte ihn bei 8,8 Volt nicht mehr aufladen. Ich musste ihn erst manuell auf 10 Volt hochbringen (direkt an ein strombegrenztes Netzteil mit 12 Volt anschließen) um ihn wieder laden zu können. Stellt sich nun die Frage, ob man die Akkus nun bis zum letzten Tropfen auslutscht und akustisch die Spannung mitteilt oder ob man eine automatische Notabschaltung bei einer höheren Spannung nutzt. Das eine schont die Akkus, das andere lässt den Copter nicht einfach so abstürzen. Hierbei stellt sich auch die Frage was man bei Verlust der Funkverbindung macht? Auf der Stelle stehen bleiben oder langsam landen oder zum Startpunkt zurückfliegen oder Motor ganz aus?

Ihr seht, es gibt noch einige Probleme zu lösen. Der nächste Schritt ist der feste Anschluss des Empfängers und der Motorregler an der Steuerplatine und erste „Flugversuche“ evtl. auf einem Stativ montiert um den „Gleichgewichtssinn“ des Quadrocopters zu testen. Denn so richtig kann ich mir nicht vorstellen, wie das ohne Kalibrierung ordentlich funktionieren soll? Die Achsen der Sensoren stimmen doch niemals exakt mit den Motorpositionen überein und es kann doch auch nicht förderlich sein die Beschleunigungswerte direkt in diesen DCM Algorithmus zu schmeißen ohne den dynamischen Teil wenigstens ein bisschen herausgerechnet zu haben. Nunja … Part III dann ;-)

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Gadgets Geeky In eigener Sache Quadrocopter

Eigener Quadrocopter Part I

Es ist schon eine Weile her, dass ich angefangen habe mir über einen eigenen Quadrocopter Gedanken zu machen. Fast 2 Monate später bin ich meinem Ziel nun um einiges näher und ich wollte hiermit mal einen kleinen Bericht über den Stand der Dinge verfassen.

Teileliste (verbaut / benutzt):

Je nach Dollarkurs (mit Umsatzsteuer), aber ohne Versandkosten, kommt man also auf ca. 345 € 410 € für den ganzen Spaß. Etwas teurer als vorgefertigte Modelle diverser Hersteller, aber wo liegt denn dann der Spaß? Und können die am Ende auch das was mein Quadrocopter kann (hoffentlich)? ;-)

Zusammengebaut und getestet habe ich das alles schon. Die Sensoren funktionieren einwandfrei, brauchen aber noch eine ordentliche Kalibrierung. Die Motoren drehen sich direkt am Empfänger angeschlossen und sorgen mit Propeller für ordentlichen Schub und das Gesamtgewicht ist mit 800g auch noch weit unter einem Kilo.

Ja was fehlt denn dann eigentlich noch? Zum einen sind die Shift-Register und LED-Treiber noch nicht vollständig montiert, zum anderen habe ich ein Problem mit dem Empfänger, denn ich müsste ihn über 8 Pins an den Arduino anschließen … ein paar zu viel. Deshalb denke ich gerade darüber nach noch einen alten PIC (18F1230) dazwischen zu klemmen. Der könnte die 8 Kanäle auf einen modulieren und an den Arduino weiterreichen. Mal sehen.

Was den Arduino angeht so scheint er ideal für eine Quadrocopter Schaltzentrale geeignet zu sein. Die Rechenpower reicht zwar nicht aus die RGB-LEDs schnell genug anzusprechen während die Lage-Berechnungen stattfinden, aber beides für sich klappt super und für eine simple Lichtshow mit nicht ganz so vielen Farben reicht es während dem Flug allemal.

Was noch? Ich würde ganz gerne ein Bluetooth oder Zigbee Modul für Telemetrie anschließen, wenn es an das Austesten der Funktionen geht. Außerdem vertraue ich den Propellermitnehmern nicht so richtig, allerdings lässt sich auf die Motoren kein richtiger montieren. Das heißt ich brauche im schlimmsten Fall nochmal andere Motoren, wenn das nichts wird (ich musste sie auch in einer Art befestigen, die so wohl nicht vorgesehen ist). Und das letzte Problem: Software! Es gibt mehrere auf Arduino basierende Autopiloten … da ich meine Hardware etwas zusammengewürfelt habe, ist eine Anpassung schwierig. Meinem Projekt am nächsten kommt wohl der Multiwii-Copter (eine ausführliche Anleitung zu dem aus Arduino und Wii-Fernsteuerung zusammengebauten Copter gibt es hier). Vom Aufwand her käme man mit solchen vorgefertigten Bastelsets wohl schneller zum Ziel, einige Sets sind aber unverhältnismäßig teuer (schon die Controller Platine mit ein paar Sensoren kostet im Mikrokopter Shop 360 €) … beim nächsten Copter dann ;-)

Bald dann hoffentlich Part II mit ersten Flugberichten und ich hoffe Nachbauer aus meinem Freundeskreis spendieren mir ein Eis, wenn ich ihnen Tipps beim Aufbau geben kann und von Fehlkäufen abhalte (in China ist es billig, aber bei mir hat die Lieferung ewig gedauert).

Einen gibt es umsonst: auf einer Lochrasterplatine alles zusammenlöten ist eine unglaublich fummelige und fehleranfällige Arbeit, für die nächste Version ätze ich mir wohl eine Platine.

Nachtrag: Habe beim Zusammenrechnen nicht beachtet, dass ich ja 4 Motoren und Steuerungen benutze. Dementsprechend habe ich die Endsumme aktualisiert.