XCopter     
Flugvideos:
Video1-März-2012

Mauerstetten-27.04.2012-Teil1
Mauerstetten-27.04.2012-Teil2
Mauerstetten-30.04.2012
Neugablonz-09.08.2012-Video1von5
Neugablonz-09.08.2012-Video2von5
Neugablonz-09.08.2012-Video3von5
Neugablonz-09.08.2012-Video4von5
Neugablonz-09.08.2012-Video5von5
Neugablonz-09.08.2012-GoProHD2-Spezialhalterung-Video

Mein derzeiges Projekt, an dem ich arbeite nenne ich "XCopter", da dies der zweite Quadrocopter ist und das "X" steht für die Bauform bzw. Flugrichtung. Wenn man von oben auf den Quadrocopter schaut, sieht man ein "X" was den überkreuzten Halterohren der Motoren entspricht. Die Flugrichtung ist dann nach vorne. In gleicher Richtung nach vorne wird dann später eine Kamera angebacht, damit man genau in Flugrichtung auch "sehen" kann. Die "X"-Form habe ich deshalb gewählt, damit für die Kamera keine störenden Propeller oder Verstrebungen im Blickfeld zu sehen sind !

Nach langer Recherche im Internet habe ich mich entschlossen, einen Wii-Multicopter in X-Form zu bauen.

So sieht der X-Copter gegenwärtig aus:

XCopter Man sieht hier schön die vier Glasfaserrohre mit einem Durchmesser von 10mm. Die Einzelteile für diesen Frame habe ich mir günstig aus HK (Hongkong-China) schicken lassen. Als Aufsetzer habe ich einfach von einem dünnen Kabelschacht Stücke geschnitten, erwärmt in Form gebracht und mit Kabelbindern fixiert.
Vorne sieht man schon die GoPro HD mit umgebauter Weitwinkellinse und hinten ist der 5,8Ghz 25mW Sender montiert.




So nun aber zur Beschreibung vom

Aufbau
Wii-Controller
1.) Wii-Controller vorbereiten

Die ersten bestellten Teile sind eingetroffen: WMP (Wii-Motion-Plus Controller original von Nintendo,
da bei den nachgemachten Billig-Immitaten die Empfindlichkeit nicht so gut ist.


Man öffnet zuerst vorsichtig das Gehäuse und entnimmt die Platine mit den beiden angeschlossenen Buchsen.

WiiControllergeöffnet

 

Die Funktion: Dreiachsiger Kreisel (Gyroscope)

wii3




Wichtig sind jetzt nur noch die Platine mit den beiderseitigen Anschlüssen. Diese Anschlüsse muss man vorsichtig ablöten und an die gleichen Stellen etwas längere Kabel wieder anlöten.
wii4









.


2.) Landegestell zusammenschraubenLG1

Die Einzelteile des Landegestells (wird zusammen im Frame-Set geliefert) werden zusammengeschraubt.


LG2









LG2





Set1

 

 

 

 


Frameset2

Hier ist das ganze Frame-Set zu sehen,
inklusive Rohrhalterungen und Landegestell.











   


3.) Rohrhalterungen befestigen

Frame4Frame4















Die vier Rohrhalterungen werden auf die Frameplatte geschraubt.

4.) GFK-Rohr Stabilisierung Innen vorbereiten

rohr1rohr2











Ich habe einfach 8 Stück handelsübliche Ø10mm-Holzdübel auf 1cm Länge gesägt.

5.) GFK-Rohr Stabilisierung Innen einpressen

Rohre3Danach in die inneren und äußeren Enden der GFK-Rohre gepresst (leichter Druck reicht völlig aus). An genau diesen Stellen werden dann die Rohrhalterungen aus Metall befestigt und können so das Rohr nicht verformen und bewirken mehr Stabilität.







6.) Montage 4x Rohre am Frame

Montage der vier GFK-Ausleger-Rohre am Frame - Oberteil. Man sieht hier die Unterseite (umgedreht)
FramegesamtRohre6







 

 

 

 

7.) Warthox-Board: Stiftleisten auflötenWarthox1

Hier ist das Warthox-Board zu sehen (MWC by Alexinparis Design by Warthox www.flyduino.com). Ich habe bereits die Buchsenleisten für den Arduino Pro Mini 328 5V 16 Mhz Prozessor aufgelötet, sowie rechts einen 10µF Elektrolytkondensator.

Framegesamt







Hier eine Anschlussbelegung dieses Warthox-Boardes, auf dem dann der WMP (Wii-Motion-Plus Controller) d.h. Gyro-Board genau mittig aufgeklebt wird.

8.) Stecker an Arduino-Pro-Mini Board löten

Arduino-BoardRückseite des Arduino Pro Mini 328 Atmel 16Mhz 5V - Boards.
Warthox1






Die Verpackung des Arduino's von Sparkfun


Arduino-Board Die Vorderseite

Warthox1






Mit angelöteten Steckern. Der rechte, 6-polige Anschluss dient der Programmierung des Arduino und Aufspielen der Software. Mit den Pins nach unten wird dann der Arduino (Board) auf das Warthox-Board gesteckt.

Arduino-Board
Hier die Unterseite zu sehen.










Schaltplan zum Arduino Pro Mini 328 5V 16Mhz V1 - JPG
Schaltplan zum Arduino Pro Mini 328 5V 16Mhz V1 - PDF

9.) Anschlussleitungen I²C-Bus zwischen MWP und Warthox-Board

Arduino-BoardOben kommt später das Arduino Board drauf, genau in der Mitte der Platine wird der WMP (Wii-Motion-Plus Controlle) d.h. 3-Achs-Gyroscop aufgeklebt und exakt mittig ausgerichtet. Der Pfeil links zeigt in Flugrichtung nach vorne (hier nach links). Darunter und daneben sind alle notwendigen Anschlusspins heruasgeführt.

Warthox1


 











Arduino-BoardOben ist die Rückseite des Warthox-Boards zu sehen.










Diese vier Anschlüsse werden benötigt:

VCC = + 5V D12
SCL = I²C
SDA = I²C
GND = Masse









Framegesamt Hier sieht man die I²C-Bus-Anschlüsse, sowie der 3,3V-Ausgang.
Warthox1

 

 

 

 

 
















10.) Montage 4x Motorhalterungen an GFK-Rohren

Rohre6Montage der vier Motorhalterungen, bei denen zuvor die Langlöcher geringfügig vergrößert wurden, an die GFK-Rohre. Am besten geht das, wenn man gleichzeitig und vorsichtig mit einem großen Schlitzschraubendreher die Schelle oben etwas durch Spreizen öffnet, dann kann man leichter das GFK-Rohr hineinschieben und positionieren.

Framegesamt




Mithilfe der Wasserwaage prüfen, daß der Rahmen zu den Rohrhalterungen exakt parallel ist !

Mithilfe der Wasserwaage prüfen, daß der
Rahmen     zu den Rohrhalterungen exakt
parallel ist !


Rohre6
Nach diesem Aufbau wiegt der
XCopter: 210 Gramm













11.) Montage Landegestell an Frame

Die nächsten Bauteile sind eingetroffen:
FramegesamtRohre6














Framegesamt




Das Landegestell ist montiert und mit dem Frame über Distanzbuchsen aus Metall verbunden.

Rohre6






Framegesamt














12.) Schaumstoff (foam-tape) für WMP anbringen

Man nehme...
Framegesamt... das sog. "foam-tape" aus England, welches wie eine Schaumstoffplatte mit beidseitigem Klebeband funktioniert. Dies dient als prima Dämpfung gegen Schwingungen. Dieses Material wird von vielen Modellbauern gerne verwendet und lässt sich leicht bearbeiten.
aufbau


 





Framegesamt








aufbau






Anzeichnen der Umrisse des WMP auf dem Schaumstoff.
Framegesamt





Mit dem Teppichmesser den Umriss ausschneiden, sodaß dieser exakt an die Platine des WMP Controllers angepasst ist.

aufbau





Ein paar Aussparungen in die Schaumstoffplatte gemacht und dann passt die WMP-Platine wunderbar auf die Schaumstoffplatte.
Framegesamt





Das foam-tape wird auf die Unterseite der WMP-Platine aufgeklebt.

aufbau















13.) MWC-Warthox: Einlöten des Spannungsreglers u. Kondensator

Framegesamt
Das Warthox-Board mit aufgeklebtem WMP (Gyro) und den 4 Anschlussleitungen.

Oben rechts werden noch schnell eingelötet:

1 x Spannungsregler 3,3V LE33 sowie

1 x Keramikkondensator 100nF (104)

Framegesamt











14.) Vorbereiten des Stromverteilerboards (flydubution)

aufbau
Hier sieht man das "flyfubution" - Stromverteiler-Board von Paul Bake Version V1.

Es werden nun die Flachstecker für den Plus- und Minuspol der vier ESC's zur Ansteuerung der Motoren aufgelötet.

Framegesamt





Auf die Unterseite lötet man die Anschlüsse für den Akkuanschluss dran. Ich habe als Pluspolanschluss eine Buchse 3,5mm und als Minuspol einen Stecker mit 3,5mm festgelötet. Schön verzinnt, damit später auch hohe Ströme fließen können.


FramegesamtFramegesamt












15.) Spannungsversorgung für MWC-Warthox-Board anlöten

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Noch ein Zwillingskabel für die spätere Stromversorgung des Warthox-Boards und damit aller Bauteile und Module darauf. Das Kabel habe ich erst mal etwas länger gelassen (ca. 15-20cm).
















16.) Montage Flydubution (Stromverteilerboard) an Frame

Framegesamt

Hier wird das Stromverteiler-Board auf das Landegestell montiert mithilfe von 5mm Abstandsbolzen und Innensechskant-M3-Schrauben sowie selbstsichernde Muttern.



 












17.) Umknicken 90° der Flachsteckhülsen (aus Platzmangel)

So und nun nehme man 4 x 2 Stück Flachsteckhülsen, am besten ohne Ummantelung, wie ich später feststellen musste, da ich jeden dieser Flachsteckhülsen um 90° abwickeln musste, aber dazu später mehr.

FramegesamtHier sieht man, warum die Flachsteckhülsen 90° geknickt werden müssen, da man sonst an die dahinter befindlichen Rohrhalterungen anstößt.
Ganz wichtig ist dabei, daß man später alle Flachsteckhülsen sauber mit Schrumpfschlauch isoliert damit auf keinen Fall ein Kurzschluss entsteht !

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18.) Motorhalterungen - Langlöcher einfräsen

Neue Ware ist eingetroffen, es kann weitergehen:
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Damit die Löcher in den Motorhalterungen deckungsgleich mit den Löchern in den Motorhalterkreuzen ist, habe ich einfach die Alu-Motorhalterungen zu den Enden hin etwas aufgefräst (z.B. mit einem Dremel). Dann lassen sich das Kreuz an die Motorhalterung mithilfe von Innen-Sechskant-Schrauben 3mm festschrauben und mithilfe Stopp-Muttern fixieren.




19.) Befestigungskreuze an den Motorenunterseiten montieren

Framegesamt Die Motorkreuze werden mit den mitgelieferten Schrauben (4 Stk) an der Unterseite der vier Motoren befestigt.

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Hier sieht man die vier Motoren im Anlieferungszustand.

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Hier sieht man einen der vier Brushless-Motoren, die ich günstig im Set gekauft habe: 4 x SunnySky X2212-13 KV:980 von rcsunnysky.

Hier noch kurz etwas zum Prinzip von Brushless-Motoren (d.h. Bürstenlos Motoren):
FramegesamtFramegesamt














Hier das Wicklungsprinzips mit den drei standardmäpigen Anschlussleitungen. Das schöne daran ist, daß wenn man zwei der drei Anschlussleitungen miteinander vertauscht, wird die Drehrichtung immer umgepolt ! Es gab schon viele Fragen in div. Foren, wie man Brushlessmotoren mit drei Anschlussleitungen umpolt, ganz einfach, zwei einfach tauschen ! (habe es auch getestet und funktioniert logischerweise auch so). 1 2 3 1 2 3 1 2 3 wenn man z.B. 2 mit 3 tauscht: 1 3 2 1 3 2 1 3 2
oder 1 mit 2: 2 1 3 2 1 3 2 1 3 die Reihe passt also auch wieder.

20.) Montage der 4 Motoren am Rahmen

Framegesamt
... Fester Halt ... Drei-Wetter-Passt ...

Framegesamt















Alle vier Motoren an den Glasfaser-Rohren befestigt mithilfe der Motorkreuze und Motorhalterungen.

21.) Motoranschlusskabel kürzen

Jetzt werden die drei Motoranschlusskabel auf ca. 50mm Länge gekürzt. Diese werden dann mithilfe von Steckverbinder 4mm an die Ausgangsleitungen der gerade eingetroffenen (endlich...) ESC's angelötet.

22.) Motoranschlusskabel 4mm Hochstromsteckverbinder anlöten

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Ich habe 5 Stk dieser ESC's von Hobbywing 40A Pentium gekauft. 4 Stück werden benötigt und eines auf Reserver, falls mal einer kaputt geht.

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Ich habe nur jeweils zwei der drei Anschlussleitungen am Motor mit Hochstromsteckern versehen, der dritte Anschluss wird direkt festgelötet, weil: 1.) ich leider nur noch 8 Stk. 3,5mm Stecker habe und 2.) zum Umpolen ja eh nur zwei Leitungen benötigt werden, die dreitte Leitung kann also dran bleiben.





23.) Buchsen an ESC's anlöten

Es werden nun auch analog zwei der drei Anschlüsse der 4 ESC's mit Buchsen versehen (angelötet).
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24.) ESC-Stromversorgungskabel vorbereiten

Es werden jetzt die Stromversorgungskabel Plus (rot) auf 45mm und Minus (schwarz) auf ca. 50mm Länge gekürzt, abisoliert, verzinnt und an die vorbereiteten 90°-Flachsteckhülsen gecrimpt/gequetscht und sicherheitshalber festgelötet. Am besten zuvor gleich mal Schrumpfschlauchstücke darüber, um diese dann mit Wäre (z.B. Feuerzeug) festzuschrumpfen und damit zu isolieren.

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25.) Montage der vier ESC's an den Rohren des Rahmens

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Die vier ESC's werden einfach an die Unterseite der GFK-Rohre mithilfe stabiler Kabelbinder gehängt. Auch die Motor-Anschlusskabel werden mit kleineren Kabelbindern am GFK Rohr befestigt. Vorteil: Bei einem Defekt kann man schneller mal was austauschen.

26.) Fernsteuerung FS-TH9X 2,4Ghz tunen

Meine neue 2,4Ghz Fernsteuerung FS-TH9X ist eingetroffen. Eine schöne Anleitung bzw. Wiki findet man unter: http://code.google.com/p/th9x/wiki/installation_de

Wie in vielen Foren beschrieben, sollte man die fehleranfällige Originalsoftware durch eine andere ersetzen. Es gibt hier mehrere, die man einfach in den Flash-Speicher schreibt.

FramegesamtIm Set der Fernsteuerung befindet sich außerdem: 1x 2,4Ghz Sendemodul zum Einstecken in die FB (rückseitig) sowie ein 8-Kanal Empfänger für 2,4Ghz.

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Hier die offene Fernsteuerung.
Framegesamt

 
























27.) Programmierkabel an Fernsteuerung löten

Jetzt wird ein 6-poliges Kabel Pin1-Pin6 an den ATMEL-Chip der Fernsteuerung angelötet und mit z.B. Heißkleber die kleinen Stellen fixiert. Die andere Seite des Flachbandkabels lötet oder quetscht man einfach an einen Pfostensteckverbinder 6-pol an.
Folgende Pinbelegung ist wichtig:

Pin 1 = MISO  Meine Fernsteuerung ist die Version 2, deshalb den SCK an Pinlötpad löten.
Pin 2 = VCC
Pin 3 = SCK
Pin 4 = MOSI
Pin 5 = RST
Pin 6 = GND


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28.) Flash auslesen, sichern, neu schreiben

Zuerst laden wir uns die original Software von der Fernsteuerung herunter (FLASH)
und sichern diese lokal. Das gleiche am besten auch mit dem EEPROM machen, falls bereits Modelle gespeichert wurden bzw. div. Einstellungen. Jetzt wird mithilfe eines Programmiergerätes z.B. USB-Prommer hier ein mySmart USB light von AVR
das neue Flash-File (.hex - Format) ins FLASH geschrieben. Hat bei mir zum ersten mal gleich auf Anbieb geklappt. Man muss dazu den ATMEGA64 einstellen, bei mir wurde bei der Installation des USB-Prommers der virtuelle Port COM25 installiert, diesen im Programmiertool: myAVRProgTool auswählen und das Flash-File "th9x.bin" laden
und ins Flash brennen, siehe die Bilder dazu. Das File erhält man durch den Link, der
u.a. in der Anleitung s.o. zu finden ist.

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FramegesamtMan benötigt zum flashen einen für AVR-Projekte ausgelegten Brenner wie hier z.B. den: mysmartusb_light_g.png

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29.) Test der 4x ESC's mit Fernbedieung u. Empfänger

Jetzt ist es an der Zeit, die vier ESC-Regler einmal zu testen und dabei gleich die richtige Drehrichtung für die Propeller an den Motorwellen zu testen. Die Propeller dürfen jetzt noch nicht aufgesetzt werden !! Folgende Drehrichtungen müssen bei einem X-Copter eingestellt werden, damit später der Arduino mit dessen Programm die Rotoren auch richtig ansteuern kann:

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An den 2,4Ghz-Empfänger muss man keine separate Versorgungsspannung anschließen, da der Empfänger bereits durch die angeschlossenen ESC's via 3-poligem Futaba Anschluss versorgt wird. Beim ersten Mal Anschließen des Empfängers und Einschalten der Fernsteuerung muss die Frequenz des Empfängers der Fernsteuerung eingelernt werden. Dazu einfach den Taster hinten am 2,4Ghz-Modul der Fernsteuerung gedrückt halten, dann die Fernsteuerung einschalten und dann piepst der Empfänger ein paar Mal und nach wenigen Sekunden sind die Frequenzen abgestimmt und einprogrammiert. Taster loslassen. Noch etwas wichtiges: Wer die FS-TH9X-Fernsteuerung das erste Mal einschaltet (mit Orig.-Software) der könnte folgende Fehlermeldung erhalten: "Switch ERROR", dies ist kein wirklicher Fehler, sondern nur die Aufforderung, man soll doch vor dem Einschalten der FS alle Schalter oben nach hinten/unten schalten und erst dann einschalten, dannn ist die Meldung weg !

30.) Montage Warthox-Board auf den Rahmen

Das Warthox-Board wird jetzt mit 4x5mm Abstandsbolzen auf den Rahmen geschraubt.
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31.) ESC's anschließen

Die ESC's (Electronic Speed Controller / Geschwindigeitsregler) werden nun mit gekürzten Futaba-3-pol-Anschlussbuchsen an das Warthox-Board gesteckt. Folgende Belegung für einen X-Copter sind hierbei wichtig:

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32.) Empfänger anschließen

An den 2,4Ghz Empfänger (ist im Set der Fernsteuerung TH-9X mit dabei) werden nun nacheinander die zur Steuerung des Quadrocopters notwendigen Pins des Arduino bzw. über das Warthox-Board angeschlossen. Der Empfänger liefert dabei die einzelnenen Signale, die vom Arduino an den jeweiligen Pins ständig abgefragt und ausgewertet werden. Ein Summensignal ist nicht zwingend notwendig und damit auch kein aufwendiger Empfänger oder Sender ! Der Multiwii-Copter kann entweder mit nur einer Leitung (Summensignal) versorgt werden oder wie hier die einzelnen Bewegungen kommen von einzelnen Kanälen des Empfängers.

Folgende Verbindungen müssen zwischen Empfänger und dem Warthox-Board mithilfe
von ca. 10cm-langen Futaba-3-pol-Verbindern gemacht werden:

THROTTLE / Drehzahl der Rotoren (Warthox-Board Bez.: THR) ===> Empfänger Kanal 2
YAW / Drehen auf der Stelle (Warthox-Board Bez.: RUD)         ===> Empfänger Kanal 1
PITCH / Nicken n.Vorne/Hinten (Warthox-Board Bez.: ELE)       ===> Empfänger Kanal 3
ROLL / seitwärts rollen links/rechts (Warthox-Board Bez.: AIL) ===> Empfänger Kanal 4
MODE / Modus Zusatzfunktion (Warthox-Board Bez.: AUX1)    ===> Empfänger Kanal 5


FramegesamtFramegesamt
















Ach ja, ganz wichtig: Keine externe Stromversorgung für den Empfänger anschließen, da dieser bereits über BEC durch einen der angeschlossenen Kanäle versorgt wird !

33.) Software aufspielen

Damit der Copter überhaupt fliegen kann benötigt er natürlich eine Software. Die aktuelle Software kann man einfach überhttp://multiwii.googlecode.com herunterladen
Die Version 1_9 gibt es z.B. unter: http://multiwii.googlecode.com/files/MultiWii_1_9.zip

Als Hilfsmittel, um diese Software in den Arduino des Copters zu laden benötigt man
ein FTDI-Adapter. Ich habe hier das
FTDI-Board von der Firma DFROBOT.COM
Man kann darauf einen Jumper entweder auf 3,3V oder wie hier 5V stecken.
An der einen Seite dieses Programmieradapters wird ein Mini-USB-Kabel angeschlossen, das widerum am PC/Laptop hängt und erst mal als virtueller Com-Port (USB) erkannt wird.

Auf der anderen Seite des FTDI befindet sich ein 6-poliger Buchsenanschluss. Das Board wird mit der Chipseite nach oben an das Arduino-Board direkt angesteckt.

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Hier sieht man, wie der FTDI-Adapter angesteckt wird. Im rechten Bild wurde nach wenigen Sekunden dieser FTDI-Adapter per Plug&Play erkannt und dem USB-Port ein virtueller COM(Serial)-Port zugewiesen. Diesen Port benötigen Sie für alle weiteren Vorgänge.

Wenn der Adapter erkannt wurde und bereits ein erstes Licht am Arduino-Board zu sehen ist, installieren Sie die Programmierumgebung für den Arduino:
Das Hauptprogramm gibt es auf der Standardseite des Arduino's:

http://www.arduino.cc/en/main/software


Dieses Softwarepaket (z.B. Version 00.23 oder höher) herunterladen und installieren.
Jetzt die arduino.exe aus dem Installationsverzeichnis direkt starten, und am besten
einen Link/Verknüpfung mit Arbeitsverzeichnis auf dem Desktop erstellen, wenn man das Programm öfters braucht.

Nun unter Tools - SerialPort den installierten Port einstellen, dann
unter Tools - Board den richtigen ATMEL Prozessor Arduino einstellen
Arduino Pro or Pro Mini (5V, 16Mhz) w/ ATmega328

FramegesamtFramegesamt


















Jetzt öffnen Sie das entpackte multiwii_1_9.pde im Verzeichnis multiwii_1_9
und Sie sehen die einzelnen Module im Arduino Editor:

Framegesamt



















Konfigurieren:

Im Tab "config.h" müssen nun die richtigen Einstellungen definiert werden. Dazu sorgsam von oben nach unten durchgehen und alle #define ... beachten, welches aktiv ist und welches als inaktiv markiert wurde.

//#define MINTHROTTLE 1220
.... dieses hier wurde durch die // als inaktiv markiert
#define MINTHROTTLE 1150
........ dieses hier ist aktiv und wird ausgewertet

Die genauen Einstellungen entnehmen Sie bitte der super Anleitung auf der MultiWii-Seite.

Danach wird alles kompiliert (Play Button) und danach per Upload in den Arduino Chip
hochgeladen. Dies dauert ein paar Sekunden und wird durch Blinken von LED's signalisiert. Jetzt nicht unterbrechen !! Wenn alles fertig ist, wird im Arduino-Fenster unten eine Statusmeldung ausgegeben.

Framegesamt
Der Button mit dem Pfeil nach rechts und Punkte ist dann für den UPLOAD zum Arduino anzuklicken.






34.) GUI starten

Wenn man das mitgelieferte GUI (graphical user interface) von multiwii startet muss man als erstes links oben den COM-Port auswählen. Danach durch Klick auf START den Datenaustausch starten. Jetzt kann man, wenn der Copter mit 11,1V-LiPo-Akku versort wird erste Tests mit der Fernsteuerung, den ESC's und den Motoren machen. Man sieht dann auch gut, wie die einzelnen angeschlossenen Sensoren auf die Lage reagieren und aussteuern. Zum Beispiel beim Gyro: ROLL, PITCH, YAW schlägt aus und wird als Grafik in einer Kurve mitgeschrieben.

Framegesamt
























35.) Bisherige 4x ESC's raus - Neue rein !

Die ersten Tests mit den erst eingebauten (neuen) Hobbywing 40A-ESC's verliefen alles andere als gut. Ich hatte ja vorsorglich gleich mal 5 Stück gekauft, falls einer davon in die ewigen Jagdgründe gehen sollte, aber daß gleich beim ersten Ausprobieren zwei davon nicht richtig funktionieren - das kann ja keiner ahnen.
Nach vielen Stunden testen - Einbauen - Ausbauen und natürlich hin-und-her schreiben mit dem chinesischen Lieferanten war folgende Situation: Einer der fünf ESC's Hobbywing Pentium 40A startete gar nicht. Nach dem Einschalten (11,1V-Lipo dran) meldet er sich zwar mit der bekannten steigenden Tonfolge, aber dann piept er nur alle ca. 2 Sekunden einmal und reagiert auf keinerlei Empfängersignal, nix auch an anderen Motoren oder der Versuch zum Umprogrammieren mit/ohne Programmierkarte half nichts. Der zweite von den fünf ESC's hatte ein anderes Problem: er läuft zwar an und man kann ihn auch ansteuern (Gas weg / mehr Gas) ABER: wenn man das Gehäuse (sandwichbauweise) nur leicht berührt fällt plötzlich der gesamte Ausgangsstrom aus, der Regler startet neu und das bei nur leichten Berühren - kann ja wohl nicht sein, vor allem bei nagelneuen Reglern.
Die anderen 3 Regler funktionierten tadellos, selbst härteste Tests bestanden diese und wurden auch überhaupt nicht warm. Nach vielen Tests hat dies auch der Lieferant und sein Techniker eingesehen, sodaß ich jetzt zwei neue Regler anstandslos geschickt bekomme.
Da ich aber nicht wieder 30 Tage warten möchte, bis der Luftpolsterumschlag um die halbe Welt reist, habe ich mir zwischenzeitlich fünf neue Regler kommen lassen:

5x MYSTERY CLOUD 30A - Parkflyer

Framegesamt Vier davon gleich verbaut und getestet - und siehe da, anstandslose einwandfreie Funktion.
Mit diesen 4x neuen ESC's wiegt der XCopter jetzt komplett (ohne Akku): 680 Gramm.

Unten im Bild sieht man diese vier neuen montierten Mystery's mit (nur) noch 30A, das reicht jedoch völlig aus, die 40A hatte ich eher zu hoch dimensioniert und dadurch erhöhte sich auch das Gesamtgewicht etwas:

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FramegesamtFramegesamt
















36.) Erstflug

Der erste Flugversuch mit dem neuen XCopter am Samstag, 10.03.2012 ist gelungen !
Wider Erwarten zeigte der XCopter ein sehr ruhiges Verhalten. Obwohl ich im Moment nur das WMP (Wii-Motion-Plus) Board mit dem Gyro angeschlossen habe, lässt sich der Copter schon sehr gut steuern. Im Gegensatz zu meinem anderen ARF450-Quadrocopter brauche ich hier kauf Gegenzulengen, ja ich darf es fast gar nicht, da er sehr gut in der Luft "stehen bleibt".

Hier einmal eine kleine Tabelle, mit den wichtigsten Knüppel-Bewegungen zur Ansteuerung des XCopters: Stick-configuration.pdf

Bilder oder Videos konnte ich in der Eile leider noch keine machen - Flugvideos folgen noch.

Allerdings hatte ich beim Erstflug einen Bei-Nahe-Absturz, dabei steuerte ich zu stark gegen und der Copter sauste im Eiltempo schräg runter, streifte dabei wohl einen dünnen Ast und dann plötzlich ging einer der vier Mystery Cloud ESC's in Rauch auf. Es qualmte richtig raus und das Teil stank noch Tage danach. Ob es nun eine Überlastung war oder andere Gründe hatte, kann ich leider nicht mehr genau sagen. Nach dem Zerlegen des Controllers zeigte sich, daß mehrere Mosfet's total geschmolzen verbrannt waren.

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37.) NK - Nunchuk vorbereiten und dranbauen (3-Achs-ACC)


Als Beschleunigungssensor habe ich mich für die einfache DIY (Do It Yourself)-Variante entschieden, einfach einen ORIGINAL ! Nunchuk-Controller zu zerlegen - zerlegen macht ja immer Spaß - und diese Sensorplatine an die WMP-Platine anzuschließen - und nur da !
Alle anderen Sensoren werden parallel an den I²C-Bus des Arduino angeschlossen, nur der NK muss direkt am WMP angeschlossen werden !

Er liefert dem System für die drei Achsen X / Y / Z sehr präzise Beschleunigungswerte.

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Hier sieht man schön den Ausbau der NK-Platine inklusive Joystick-Teilplatine aus dem Gehäuse. Die Joystick-Teilplatine braucht man nicht und kann diese einfach abtrennen oder durchsägen und sauber die Platinenbahnen/-Ränder abschleifen.
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Die Lage dieser NK-Platine relativ zur WMP-Platine ist wichtig. D.h. In Pfeilrichtug wird geflogen d.h. ist VORNE/FRONT und diese NK-Platine sollte auch wie die WMP im Mittelpunkt des Quadrocopters platziert werden. Ich habe dafür die Unterseite des Warthox-Boards gewählt, da noch 5mm Platz zum Frame und nicht so weit entfernt.
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Mit einem einfachen doppelseitigen Klebeband, welchse gut Stöße abfangen kann, lässt sich die NK Platine ummanteln und dann genau mittig platziert auf die Unterseite des Warthox Boards festkleben (Richtung beachten).
Framegesamt
Framegesamt













So sieht es dann in etwa aus und hält bombig.
die vier Anschlussleitungen werden gem. Bild an den richtigen Lötpunkten der beiden Platinen befestigt:

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FramegesamtHier sieht man die provisorisch angebrachten Klett-Bänder, damit der Flugakku unten am XCopter einigermaßen gehalten wird und nicht beim Fliegen abfällt.


Noch ein Bild des bis dahin fertigen XCopters.








38.) BMP-085 - Drucksensor (Luftdruck)

Als weiteren Sensor zur Höhenstabilisierung verwende ich auch den in den Foren beschriebenen Luftdrucksensor BMP-085 bzw. das Break-Out-Board, auf dem dieser Sensor anschlussfertig sitzt (von Fa. Sparkfun über LiPoly gekauft):

FramegesamtFramegesamtFramegesamt







Framegesamt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





Oben im Bild sieht man den BMP-085 Drucksensor.
Unten im Bild sieht man das Break-Out-Board, auf dem der Sensor sitzt:

Framegesamt




 

 

 

 

 



Framegesamt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 






Das Anschlussbild am Arduino mit BMP-085 und dem Logic-Level-Converter
dazwischen, da der BMP-085 nur 3,3V Spannung benötigt. Dieser Level Converter ist auch von Sparkfun sowie ein Spannungsregler Typ: LM1117 im SOT223-Gehäuse.

FramegesamtLM1117 Spannungsregler von 5V auf 3,3V




FramegesamtAn INPUT die 5V
An OUTPUT erhält man die 3,3V
An ADJ/GND die Masse anschließen.









Das Schaltbild des Logic-Level Converters von Sparkfun ist u.a. hier: BOB-08745-3.pdf
FramegesamtFramegesamt














Alles angeschlossen und verdrahtet gem. obigem Schaltplan, dann kann
es los gehen mit den Tests im GUI (graphical user interface).

39.) ESC's gehen reihenweise kaputt

Nach mehreren Tests mit gleichzeitig angeschlossenen Controllern habe ich festgestellt, daß immer nur ein einziger ESC mit dessen BEC-Speisespannung von +5V am Warthox Board angeschlossen sein darf !!! Die anderen drei ESC's sind nur mit deren Masse und der Signalleitung verbunden. Ich habe vorne-links (Pin-Nr.3) als den Versorger ausgewählt und hier sind auf dem Warthox Board auch alle drei Stifte noch vorhanden. Bei den anderen Pins 10, 9 und 11 habe ich jeweils den mittleren der drei Anschlusspins abgezwickt, sodaß diese nur mit GND/Masse und der Signalleitung angeschossen sind (siehe dazu auch das Bild von der MultiWii-Seite. Hier im Bild sieht man die fehlenden/abgezwickten Pins:

FramegesamtFramegesamt











Framegesamt
Links sieht man die provisorische Teststation, es wird ein Arm des Copters demontiert, damit man an den Masseanschluss dran kommt. Den Futaba-Stecker an den Empfänger angeschlossen, die 2,4Ghz Funkfernbedieung an, Throttle (Gas) ganz nach unten (bottom) und genau gemäß Anleitung des ESC den unteren und oberen Punkt einstellen und im ESC programmieren. Die genaue Piepfolge ist in der Anleitung zu jedem ESC dabei.


40.) Nunchuk-Platine - Anschlüsse vertauscht

Da den Nunchuk d.h. 3-Achs-ACC bisher nicht funktionierte, habe ich die genaue
Anschlussbelegung nochmals durchgesehen und bemerkt, daß ich alle Anschlüsse von oben nach unten vertrauscht hatte. Ich hatte mich versehentlich an den SMD-Bauteilen orientiert, aber es gibt ja nicht nur die Original-NK-Platine, sondern auch Clones !

So also erst mal alle Pins neu umlöten und wieder mithilfe des GUI testen.
FramegesamtFramegesamt














Framegesamt















41.) Neue ESC's einbauen - config.h-Werte ändern - Adapter für FTDI einbauen - Externe Spannungsquelle anschließen

Da ich mit meinem Latein fast am Ende war, habe ich im super Forum:
http://www.fpv-community.de   diverse Posts geschrieben und durch div. Tipps habe ich die bisherigen Fehler fast alle beseitigen können.

Der XCopter ist nun umgerüstet auf die neuen, besseren Hobbyking (DE-Warehouse):
TURNIGY 30A Plush ESC's mit 5V BEC. Diese habe ich zuerst einmal extern einzeln programmiert d.h. lt. Anleitung: Knüppeleinstellungen (Throttle Range Setting). Danach in den Program Mode (Bremse, Batterie-Typ, Cutoff-Mode, Cutoff-Threshold, startup-mode, timing).

FramegesamtSo jetzt in der Arduino-Umgebung in der config.h folgende Werte eingestellt:
MINITHROTTLE: 1150
//#define INTERNAL_I2C_PULLUPS mit den beiden Slashes deaktiviert, da ich zwei
Widerstände: 4,7kOhm vom SDA und vom SCL (I2C)-Anschluss jeweils zu +5V extern gelegt habe (Pullup). Dies sollte man unbedingt zur besseren Signalübertragung machen (liest man in div. Foren).
BMP085 definiert
#define MINCOMMAND 930 (ein super Tipp eines Users, bei meinen ESC's goldrichtig !!)



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Nun habe ich noch von einer 6-poligen
Stiftleiste den VCC-Pin (3.Pin) entfernt/abgezsickt, damit keine Fremdspannung (durch PC/Laptop) zum Arduino-Board gelangt und sich mit der Spannung der externen Quelle (LiPo oder Akku) überlagert.

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Dies hat plötzlich bei mir sehr viele Probleme beseitigt !!! Die Versorgung des Arduinos und des Warthox-Boardes mit allen Sensoren geschieht jetzt nur noch entweder über einen externen Akku (mit Spannungsregler 5V) oder direkt vom angeschlossenen LiPo über dessen (EINZIGSTEN!!) BEC Anschluss.
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Links im Bild ein handelsüblicher Spannungsregler 5V, rechts ein Akku
mit 8V der gerade übrig war.

42.) BMP085 Luftdrucksensor auf- und einbauen

Da jetzt der Gyro und der ACC funktionieren, folgt der Aufbau eines Luftdrucksensors.
Ich verwende hier das Breakout-Board von Sparkfun mit dem BMP085 (barometric pressure sensor). Dieses Modul muss mit 3,3V betrieben werden, sodaß ich noch folgendes benötige:
-> 3,3V-Spannungsversorgung (erfolgt über einen Anschluss am Warthox-Board - hier ist bereits ein 3,3V-Regler drauf)
-> Pegelwandler für den I2C-Bus d.h. für die Leitungen: SDA und SCL
Ich verwende hier den LLC (Logic Level Converter) von Sparkfun LLC-BOB-08745

Der LLC wird einfach zwischen das BMP085-Sensorboard und dem Warthox-Board geschalten und verdrahtet:

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Und so sieht der Copter jetzt im Moment aus:
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Gesamtgewicht (ohne Akku): 750 Gramm









43.) Test, Testen und nochmals Testen

Ohne ... Langzeittest... geht gar nichts. Zuerst habe einmal die Umdrehungsgeschwindigkeit der einzelnen Propeller gemessen, diese lag ziemlich gleich bei rund: 3100U/min (Leerlauf). Dazu einfach einen kleinen Holzklotz nehmen, ein reflexierendes Band aufkleben, oberhalb vom laufenden Propeller mit dem Drehzahlmesser (Laser) in Richtung Reflexband peilen und messen, siehe hier:

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44.) Neue Füsse, da Plattfuß

Bei einem Flugversuch - leider an einem windigsten Tage im März 2012 - brach mir beim nicht ganz so sanften Landen das Heli-Landegestell aus Kunststoff durch:

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Ein neues Landegestell oder Stützen mussten her. Ich habe dazu einfach federhartes Blechband zu ringförmigen Schlaufen gelegt, verlötet und unten mit Kabelbindern an jedem Fuss befestgt. Der Nachteil daran war, daß diese Füsse sehr schwar wurden und außerdem sich beim ersten Aufsetzen nach vorn oder zur Seite drehten und auch leicht einknickten.
Also kurzerhand wieder alles demontiert und herumliegendes Material gesucht.
Was kann man wohl auch einer alten dünnen Kabelschachtabdeckung alles zaubern:
Richtig, man säge Stücke, erhitze die Mitte, biege diese um ca. 12mm um ein Rohr, das Ganze werden dann die leichten Kunststofffüße, die jetzt am Copter unten dem Akku den Boden frei halten.

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45.) FPV-Umrüstung

Als nächtes wird es richtig spannend. Die Umrüstung des Copters auf FPV (First Person View) beginnt. Der Copter soll später einmal per Videobrille d.h. ohne Sichtflug gefolgen werden - Aus Sicht der Onboard-Kamera.

Ich habe mir aus dünnwandigen Leiterplatinenabfall (kupferkaschiert) ein passendes Gehäuse für meine GoPro HD Minikamera gebaut. Dazu einfach die Seitenteile an den Stoßkanten miteinander verlöten - hälter super. Das Gehäuse habe ich innen mit einseitigem Schaumstoffband ausgekleidet, damit die Kamera weich sitzt und nicht beim Herausnehmen zerkratzt wird. Für das Gehäuse noch schnell zwei Halteplättchen gefeilt, gebohrt und unten am runden Warthox-Frame festgeschraubt mit selbstsichernden Muttern. Im Moment soll die Kamera noch nicht bewegt werden können. Die beiden Haltestreifen aus Alu kann man aber problemlos biegen, sodaß die Kamera in die gewünschte Neigung gebracht wird. Ich habe so ca. 15-20° nach unten eingestellt.

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Jetzt habe ich noch ein Bodenblech als Halterung und Schutz unterhalb des Flugakkus gebaut, dieser wird auch ans Frame geschraubt und mit Klett beklebt, damit dann der Flugakku daran haften kann.
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46.) Weitere Flugversuche

Bei neuen Flugversuchen auf freiem Feld und glücklicherweise Bodennähe flog mir einer der vier Propeller davon, besser gesagt nur der Spinner war nicht mehr wiederzufinden, der Propeller war zwar noch ganz aber ein bisschen vom Acker dreckig geworden. Der Propeller hatte sich gelöst, weil der Mitnehmerkonus nicht 100%-ig fest auf der Motorwelle saß (Backenklemmung). Ich ziehe ab sofort die Spinner noch fester an, als zuvor, mit mehreren kg Drehmoment, kurz bevor was zu Bruch geht.

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47.) Halterung für die Fernsteuerung

Damit man die Fernsteuerung nicht ständig halten muss, habe ich mir eine Halterung aus dünnem Pappelholz selbst gebaut. Dazu einfach Unter- und Oberplatte ausmessen, der Form der Fernsteuerung etwas anpassen, aussägen, ein paar Holzklötzchen als Abstandshalter und Stabilisierung dazwischenschrauben und leimen - fast fertig. Danach nur noch ein bisschen Schleifen, lackieren oder ansprühen und mit Klaarlack versiegeln.
Hier meine Low-Cost Variante:

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48.) Nochmals neue/andere Füße

Beim letzten Flugversuch sind mir auch die Kunststofffüße aus der Kabelschachtabdeckung gebrochen ==> Neue Füße müssen her. Jetzt habe ich mir aus federhartem Messingdraht ca. 1,5mm jeweils eine Feder gebogen und zwischen Motorhalteplatte und Rohrhaltuner geklemmt. Ich habe für einen besseren Halt die Enden dieser Drähte auf ca. 1,5-2cm plattgehämmert, so können sich diese Federfüsse nicht mehr verdrehen. Der nächste Flugversuch wird es zeigen, ob das diesmal die Ideallösung ist. Diese Dinger federn sehr gut und gleichen (hoffentlich) auch sehr unsanfte Landungen gut aus.

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49.) Deckel drauf

Zum Schutz der sensiblen Elektronik verwende ich die Verpackung von CD's, die es in 100er Spindeln gibt. Einfach vier Löcher unten am Rand gebohrt und dort hindurch habe ich schmale Streifen aus Klettband geschnitten, hindurchgefädelt, mit sich selbst verklebt und auf die andere Seite das Gegenstück vom Klettband geklebt. So kann man es einfach um die vier Auslegerrohre wickeln und dann wieder mit sich selbst verbinden - hält prima und ist leicht.

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... Fortsetzung folgt ....