Bauanleitung Profi-Ufo V3_14 De

Seite 1 © 2007 Ing. Wolfgang Mahringer [email protected]

zum Bau einer

Version 3.14 vom 30.12.2007


Ziel der Entwicklung war es, eine universelle Schwebeplattform zu entwickeln.

o Komplette Elektronik, es werden nur noch Empfänger, BL-Regler, Motoren, Propeller, Akku und ein Rahmen benötigt

o überschaubare Verkabelung o störsicherer Aufbau, auch für „Normalverbraucher“ baubar. o Signalupdate-Rate programmierbar (bis 300 Hz) o variable Anpassung an Motor/Regler/Propeller-Komponenten o 2 zusätzliche Servoausgänge zur Steuerung einer Kamera (Lage, Richtung) o 7 Hi-Power LED-Treiber (jede bis 500mA) o akustischer Signalgeber für Akku-wird-leer-Warnung, Signalausfall und Modellsuche (für den Fall

einer Außenlandung) o Gyromodule: 3 Gyromodule ADXRS150/300 (empfohlen) oder

1x ADXRS150/300 und 1xIDG300 o Parameter programmierbar über RS232 o optional digitaler Linearsensor LIS3LV02DQ o optional digitaler Kompass-Sensor HMC6352 o optional digitaler barometrischer Höhensensor SMD500 o optional GPS-Unterstützung o automatischer Fallschirmauslöser zum Schutz teurer/empfindlicher Komponenten

Um den vielfältigen Ansprüchen zu genügen und dabei trotzdem mit einer Leiterplatte auszukommen, kann gewählt werden, welche der optionalen Komponenten bestückt werden und welche nicht. Trotzdem ist zu einem späteren Zeitpunkt eine Aufrüstung möglich. Es gibt jedoch Optionen, die andere bedingen bzw. ausschließen. Die einzelnen Bauteile, die für die Optionen benötigt werden, sind in der Stückliste getrennt aufgeführt.

o Basisversion, muss immer bestückt werden o Gyro ADXRS150/300 (nicht bei Gyro IDG300) o Gyro IDG300 (nicht bei Gyro ADXRS150/300) o Linearsensor o Magnetsensor (Kompass) o Luftdrucksensor o Fallschirmauslöser (bedingt Linearsensor) o Servo-Ausgänge Kamerasteuerung o GPS-Modul

Achtung: Im Gegensatz zur früheren Version 3.0x (die grüne Leiterplatte) kann mit dieser Version kein Brushless-Regler verwendet werden, bei dem Akku-Minus nicht ident mit BEC-Minus ist! Im Zweifelsfall bitte vorher mit dem Ohmmeter messen, sonst gibt es einen Kurzschluss, der Platine und/oder Regler zerstören kann!


Modellbau-Komponenten: 4 Stk. Brushless-Motoren 2 Stk linkslaufende Propeller (z.B. EPP1045 o.ä., an die Motoren anpassen) 2 Stk rechtslaufende Propeller (z.B. EPP1045 o.ä., an die Motoren anpassen) 4 Stk. Brushless-Regler, für entsprechenden Dauerstrom z.B. Arkai R-RBR4 (für 18A), YGE-i Serie oder „Holger-Regler“, mit diesen Reglern werden sehr gute Ergebnisse erzielt. Andere Regler können auch verwendet werden 1 Stk. mind. 5-Kanal, besser 7-Kanal Mini-Empfänger mit Quarz Alternativ kann ein Empfänger mit PPM Composit-Ausgang verwendet werden! Elektronik: Für die kleinen Bauteile werden durchwegs SMD-Teile (surface mount device = Oberflächenmontierbares Bauteil) verwendet, teils aus Platzersparnis, teils aus Gewichtsgründen. Die hier zu verbauenden SMD-Bauteile sind aber problemlos mit normalen Lötkolben mit kurzer, aber spitz zulaufender Lötspitze zu löten. In Klammern ist ggf. die Gehäusebezeichnung angegeben. Es können aber auch andere Bauteile verwendet werden, solange das Gehäuse passt. Paket „Basis“

1 Stk. Leiterplatte, beim www.lipoly.de Shop erhältlich 1 Stk. U1 PIC16F876 oder 876A (DIL28), programmiert mit dem jeweils aktuellen

HEX-File. Ein programmierter PIC ist ebenfalls im Shop erhältlich. 1 Stk. U2 TPIC6B595N (DIL20) 1 Stk. U3 TL431 Spannungsregler (TO92) 1 Stk. X1 Quarz 16MHz (HC49U) 4 Stk. R1,R2,R3,R23 SMD-Widerstand 10kΩ 5% (0805) 11 Stk. R6...R8,R24...R26, R21,R10...R13 SMD-Widerstand 4,7kΩ 5% (0805) 2 Stk. R4,R9 SMD-Widerstand 1kΩ 5% (0805) 1 Stk. R5 SMD-Widerstand 2,2kΩ (0805) 1 Stk. R22,R28 SMD-Widerstand 68Ω 5% (0805) 3 Stk. R29,R30,R31 SMD-Widerstand 180Ω 5% (0805) 1 Stk. R16 SMD-Widerstand 100Ω 5% (0805) 4 Stk. D1,D2,D3,D4 SMD-Diode LL4148 (SOD80) Einbaurichtung beachten! 1 Stk. D5 SMD LED blau 30mA, PLCC2 1 Stk. D6 SMD LED rot 30mA, PLCC2 1 Stk. D7 SMD LED grün 30mA, PLCC2 1 Stk. D8 SMD LED gelb 30mA, PLCC2 3 Stk. Q1,Q2,Q3 NPN-Transistor BC548B o.ä. (TO92) 4 Stk. C1,C2,C6,C7 SMD-Kondensator 100nF (0805) 2 Stk. C4,C5 SMD-Kondensator 22pF (0805) 2 Stk. C8,C9 SMD-Elko 1µF 1 Stk. C3 Elko 100µF ≥10V, radiale Bauform, Einbaurichtung beachten! 1 Stk. L1 Drossel 100 bis 220 µH, 0,1A, axiale Bauform 1 Stk. alle K 36pol. Stiftleiste RM 2,54 gerade, vergoldet, abbrechbar 2 Stk. alle K 12pol. Buchsenleiste RM2,54 gerade, abbrechbar 2 Stk. für U1 IC Sockel 14 polig (2 hintereinander montieren f. DIL28)


Paket „Leuchtdioden“

Hier will jeder was anderes Für die Leuchtdioden kann jede Type verwendet werden. Die 4 für den Betrieb nötigen können direkt auf der Platine bestückt werden und sind im Paket „Basis“ enthalten (4 Stk. SMD-LEDs). Wer zusätzliche LEDs verwenden will, kann den Stecker K13 benutzen, auf diesem sind alle 7 LED-Ausgänge sowie Masse und Akku-Plus verfügbar. Der zu jeder LED nötige Vorwiderstand ist extra zu berechnen (auf LED-Strom und Batteriespannung achten). Die Anoden aller LEDs werden zusammengeschaltet auf Pin 8 des Steckers K13 gelegt. Die Kathoden der einzelnen LEDs kommen über eigene Strombegrenzungswiderstände auf die Pins 1 bis 7. Zusätzlich gibt es noch die „Vorne-LED“. Auch hier gilt: erlaubt ist was gefällt. Die LED kann direkt an K15 angeschlossen werden, ein 100Ω-Widerstand ist hier bereits auf der Leiterplatte (R16). Diese LED wird immer aus dem BEC (+5V) versorgt! Tipp: Eine rote 8mm Jumbo-LED macht sich hier recht gut. Paket „Gyro ADXRS150/300“

Für stabilen Flug sind 3 Gyromodule nötig: Roll, Nick und Gier. Die Gyromodule von der Fa. Analog Devices sind hobbymäßig kaum zu löten. Daher werden die sog. Breakout-Boards der Fa. Sparkfun verwendet: Die ADXRS150 sind baugleich und etwas günstiger. Bild: Gyromodul ADXRS300 der Fa. Sparkfun/USA

Die Verbindung zur Leiterplatte wird bei Roll (K9) und Nick (K10) mit 4poligen gewinkelten Stiftleisten, beim Gier-Gyro mit einer 4poligen geraden Stiftleiste (aus dem Basis-Paket sind noch genügend Pins übrig) hergestellt. Diese geben den Modulen auch genügend Stabilität, sodass keine zusätzliche Verklebung nötig ist. 1Stk. K9, K10 8pol. gewinkelte Stiftleiste RM2,54 (739472), abbrechbar. Wichtiger Hinweis: Verglichen zu den IDG300 Gyros gibt der ADXRS300 wesentlich stärkere Signalhübe aus. Dies führt zu deutlich höherer Regelgenauigkeit, vor allem beim Flug mit Integral-Anteil (Vorgabe des Flugwinkels statt der Beschleunigung). Es wird empfohlen, die ADXRS300 Gyros zu verwenden, auch wenn diese etwas mehr kosten als ein IDG300. Es lohnt sich! Paket „Gyro IDG300“

Für stabilen Flug sind 3 Gyroachsen nötig: Roll, Nick und Gier. Das Gyromodul IDG300 enthält die Roll- und Nickachse, das Gyromodul ADXRS300 enthält die Gier-Achse (siehe Paket „Gyro ADXRS300“). Diese Chips sind hobbymäßig kaum zu löten. Daher werden die sog. Breakout-Boards der Fa. Sparkfun verwendet. Bild: Gyromodul IDG300 der Fa. Sparkfun/USA

Die Verbindung zur Leiterplatte wird beim IDG300 (K18) mit einer 5poligen geraden Stiftleiste, beim Gier-Gyro mit einer 4poligen geraden Stiftleiste (aus dem Basis-Paket sind noch genügend Pins übrig) hergestellt. Diese geben den Gyro-Modulen auch genügend Stabilität, sodass keine zusätzliche Verklebung nötig ist. Wichtiger Hinweis: Verglichen zu den ADXRS150/300 Gyros gibt der IDG300 leider wesentlich kleinere Signalhübe aus. Dies führt zu Einbußen bei der Regelgenauigkeit, vor allem beim Flug mit Integral-Anteil (Vorgabe des Flugwinkels statt der Beschleunigung). Es wird empfohlen, die ADXRS150/300 Gyros zu verwenden, auch wenn die etwas mehr kosten. Es lohnt sich!


Paket „Linearsensor “

Für noch stabileres Flugverhalten als mit den Gyros alleine sorgt der digitale 3-Achsen-Linearsensor LIS3LV02DQ Der Chip ist hobbymäßig kaum zu löten. Daher wird das sog. Breakout-Board der Fa. Sparkfun verwendet. Bild: Linearsensor LIS3LV02DQ der Fa. Sparkfun/USA

Die Verbindung zur Leiterplatte (K14) wird mit einer 8poligen gewinkelten Stiftleiste (aus dem Basis-Paket sind noch genügend Pins übrig) hergestellt. Diese gibt dem Sensor-Modul auch genügend Stabilität, sodass keine zusätzliche Verklebung nötig ist. 3 Stk. R14,R15,R17 SMD-Widerstand 4,7kΩ 5% (0805) Paket „Fallschirmauslöser“ Ein besonderes Feature des Linearsensors ist die Erzeugung eines Signals, sobald eine definierte Beschleunigung in der Z-Achse (Hochache) auftritt. Selbst wenn das UAVP z.B. einen Überschlag produzieren sollte (z.B. plötzlicher Motordefekt im Flug) wird das Rettungssystem zum passenden Zeitpunkt aktiviert, nämlich dann, wenn das UAVP gerade eben liegt. Damit wird verhindert, dass z.B. der Fallschirm „nach unten“ abgefeuert wird und so ohne Wirkung bleibt. 1 Stk. R20 SMD-Widerstand 1kΩ 5% (0805) 2 Stk. R18,R19 SMD-Widerstand 10kΩ 5% (0805) 1 Stk. Q4 NPN-Transistor BC548B o.ä. (TO92) Paket „Magnetsensor“

Der Magnetfeldsensor erlaubt eine absolute Richtungsbestimmung im Flug und eine perfekt langzeitstabile Gierachse. Der Chip ist hobbymäßig kaum zu löten. Daher wird das sog. Breakout-Board der Fa. Sparkfun verwendet. Bild: Kompasssensor HMC6352 der Fa. Sparkfun/USA 2 Stk. R6,R21 SMD-Widerstand 4,7kΩ 5% (0805)

Montage des Kompasssensors: Am besten erfolgt die Montage mit 4 poligen speziellen Stiftleisten mit langen Pins. Bei der Montage beachten, dass einerseits die Servokabel noch angesteckt und andererseits der PIC im Notfall noch getauscht werden kann! Der Magnetsensor wird ab Version 3.12 unterstützt, es ist keine besondere Aktivierung nötig. Darauf achten, dass keine magnetisierten Objekte in der Nähe sind (Stahldrahtantennen usw.)


Paket „Luftdrucksensor“ Ein Luftdrucksensor ermöglicht das automatische Einhalten der Flughöhe ohne Piloteneingriff. Der Chip ist hobbymäßig kaum zu löten. Daher wird hier das SMD500-Breakout-Board der Fa. lipoly.de verwendet. Bild: Luftdrucksensor SMD500 von lipoly.de

Montage des Kompasssensors: Am besten erfolgt die Montage mit 4 poligen speziellen Stiftleisten mit langen Pins. Bei der Montage beachten, dass einerseits die Servokabel noch angesteckt und andererseits der PIC im Notfall noch getauscht werden kann! Der Luftdrucksensor wird ab Version 3.14 unterstützt, es ist keine besondere Aktivierung nötig. Paket „Servoausgänge Kamerasteuerung“ Es sind 2 Ausgänge vorhanden (K5 und K6) an die 2 Modellbauservos angeschlossen werden können, um z.B. Kameras zu neigen und zu schwenken. Hierzu ist dann mindestens ein 7-Kanal-Empfänger nötig. Die Kanäle 6 und 7 bestimmen die Sollposition der Kamera. Die Neigung wird in zwei Richtungen automatisch ausgeglichen. Je ein Servos wird ausschließlich aus dem BEC des hinteren bzw rechten. Motorreglers versorgt und ist somit unabhängig von der restlichen Elektronik. Zur Bestückung sind lediglich die bekannten 3poligen vergoldeten Stiftleisten nötig. Aus dem Basispaket sind noch genügend Stifte übrig. Paket „GPS-Modul“ An das Mainboard kann ein preisgünstiges, bei Conrad erhältliches GPS-Modul (Nr. 989777) angeschlossen werden. In der Produktbeschreibung steht, dass dieses Modul nur per USB angeschlossen werden kann. Wird der Deckel abgeschraubt, kommen jedoch weitere Anschlüsse zum Vorschein. Nachdem das GPS-Modul korrekt einstellt wurde (mit der dem Modul beiliegenden Software) kann auf RS232-Anschluss umgerüstet werden. Dazu lötet man das USB-Kabel ab und lötet stattdessen eine Stiftleiste ein. Mit einem 4-poligen Flachbandkabel o.ä. kann dann 1:1 auf K19 verbunden werden.

Pin 1 Pin 1 = RxD Pin 2 = TxD Pin 3 = +5V Pin 4 = GND 1 Stk. R27 SMD-Widerstand 4,7kΩ 5% (0805) Einstellung des GPS-Moduls am PC: (fehlt noch)


Die leere Platine (Bestückungsseite):

Lötseite:


Bestückungsseite: Lötseite: Achtung: Folgende Bauteile sind gepolt und müssen richtig herum eingebaut werden! D1, D3 (Kathode links, nach innen zeigend) D2, D4 (Kathode rechts, zum Platinenrand zeigend) C3 (Minuspol ist Pin 2) Bei den ICs (U1,U2,U3) bezeichnet eine Kerbe oder ein Punkt den Pin Nummer 1


Wichtig: Antistatik-Schutz Die ICs und Sensor-Module sind sehr empfindlich gegen statische Aufladung. Eine solche Aufladung entsteht z.B. bereits beim Gehen über Teppichböden mit Kunst- stofffasern und kann leicht mehrere Tausend Volt betragen (!). Es ist klar, dass eine solche Entladung auf die kleinen Bauteile, die nur wenige Volt unbeschadet vertragen, sofort defekt sein würden. Das gemeine dabei ist aber, dass eine starke elektrostatische Entladung ein Bauteil häufig nicht komplett „grillt“ sondern nur beschädigt. Es kann dann leicht passieren, dass das Teil noch zu funktionieren scheint, jedoch nicht mehr die guten Eigenschaften eines unbeschädigten Bauteils hat (z.B. höherer Stromverbrauch, daher stärkere Erwärmung im Betrieb, gelegentliche spontane Funktionsausfälle usw). Um die teuren Bauteile nicht zu beschädigen, sollte man unbedingt folgende, einfache Richtlinien beachten. Es ist ganz einfach, ohne professionelle Schutzausrüstung solche Schäden zuverlässig zu vermeiden, wenn man die hier gegebenen Hinweise akribisch genau befolgt.

1. Diese Bauteile kommen in einer elektrisch leitenden Verpackung. Diese Leitfähigkeit sieht man den Plastiktütchen oder –röhrchen oft nicht an, aber es ist so Hole die Bauteile erst aus der Schutzverpackung, wenn Du diese verbaust.

2. Ordnung am Arbeitsplatz halten

3. Vor dem Beginn der Arbeiten und nach jedem Verlassen des Arbeitsplatzes ist der eigene Körper und alles metallische Werkzeug (Pinzette, Lötkolben, Lötzinn, Kabel usw.) zu entladen. Das macht man am besten, wenn man sich „erdet“, z.B. durch Berühren des blanken Schutzleiters in Steckdosen, oder einer blanken Stelle des Heizkörpers o.ä.

Der menschliche Körper ist wegen seines Wassergehalts ein guter elektrischer Leiter, deshalb genügt es, alles Werkzeug am Arbeitsplatz, auch die Platine und alle Schutzverpackungen der Bauteile kurz (1 Sekunde) zu berühren.


4. Solltest Du dabei einen leichten elektrischen Schlag verspüren, ist größte Vorsicht angesagt! Überprüfe nochmals genau, ob alles entladen wurde. Lieber einmal zu oft, als einmal zu wenig!

5. Stelle sicher, dass Dein Lötkolben eine geerdete oder potentialfreie Spitze hat. Das macht man am besten mit einem Phasenprüfer, den man an die Spitze des gerade eingeschalteten, heiß werdenden Lötkolbens hält. Die Lampe im Phasenprüfer darf nicht leuchten, auch nicht ein klein bisschen!

6. Während der Arbeit möglichst wenig herumrutschen (Sessel), evtl. einfach gelegentlich wieder entladen (Punkt 2)

7. Die passiven Bauteile (also Widerstände, Kondensatoren, Spulen, IC-Fassungen, Stecker usw.) sind nicht empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen. Nur bei den aktiven Bauteilen (ICs, Module, Transistoren, Dioden) ist Vorsicht geboten.

Sobald die Platine fertig bestückt ist, ist sie relativ unempfindlich gegenüber Elektrostatik (durch die vielen Verbindungen kann eine Ladung sofort abfließen, ohne Schaden zu verursachen), solange die Platine am Rand angefasst wird. Auch beim Einbau der Platine, Verkabelung mit Reglern, Batterien usw. sollte man alles vorher entladen, nur um sicher zu gehen. Wenn Du die Platine nicht gleich einbaust, dann solltest Du diese in eine dieser jetzt übrigen Schutzverpackungen reintun. Notfalls tut es auch Alufolie.


Tipps zum Löten der kleinen SMD-Bauteile: Diese Platine hat eine besonders dicke Kupferauflage (70 µm) um die Verluste durch den Stromfluß zu minimieren. Kupfer ist aber ein sehr guter Wärmeleiter, sodass die Wärme sofort von der Lötspitze wegtransportiert wird. Daher benötigt man einen kräftigen Lötkolben (50 W oder mehr) mit relativ viel Hitze um ordentlich löten zu können. (Die Bilder zeigen hier eine andere Leiterplatte)

1. Arbeitsplatz herrichten. Du benötigst eine feine Pinzette um die Bauteile gut greifen zu können. Am besten eine selbstschließende Pinzette (Bild). Das Lötzinn sollte nicht dicker als 1mm sein. Die Platine ist bereits RoHS konform (d.h. kann bleifrei gelötet werden). Für SMD-Löt-Anfänger rate ich aber trotzdem zu normalem, bleihältigen Lot, denn es fließt besser und die Lötstellen benetzen besser, die Lötstellen sind dann deutlich haltbarer. Den Lötkolben (mit kurzer, sauberer Spitze) auf ca. 350°C einstellen (bei bleifreiem Lot 450°C).

2. Die Teile möglichst nicht mit den Fingern berühren! Nimm die Bauteile erst dann aus dem Behältnis bzw. Streifen wenn Du sie verarbeitest. Die Bauteil sind häufig nicht gekennzeichnet, wenn da etwas durcheinanderkommt, bleibt nur noch einzeln durchmessen oder wegwerfen...wäre doch schade drum

3. Eines der Pads (Lötinsel) des zu bestückenden Bauteils mit etwas Zinn versehen, sodass sich ein kleiner Zinnhügel bildet.


4. Das passende Bauteil mit der Pinzette aufnehmen und eine der Anschlussflächen in das mit dem Lötkolben erhitzte Pad schieben. Warten bis das Lötzinn erstarrt, dann das Bauteil loslassen

5. Falls sich das Bauteil etwas aufgestellt hat, mit dem Fingernagel leichten Druck auf das abgehobenen Ende ausüben und zugleich das bereits feste Lötpad nochmals kurz erhitzen. Das Bauteil legt sich dann schön hin.

6. Jetzt das andere Pad ordentlich verlöten.

7. Auch das erste Pad nochmals kurz mit etwas frischen Zinn „aufpeppen“.

8. Nicht lange an einem Bauteil „herumbraten“! Die Hitze schädigt Bauteile schnell. Nicht länger als 5 Sekunden mit dem Lötkolben am Bauteil bleiben. Vor dem Löten der anderen Bauteileansch Lieber mit höherer Lötspitzen-Temperatur arbeiten und dafür kürzer löten.

9. Darauf achten, dass zwischen den Lötpads keine Kurzschlüsse entstehen! Die Lötstellen sollten glänzend sein. Unbedingt sicherstellen, dass die Bauteilanschlüsse auch wirklich mit der Platine verlötet sind (Lupe)!


So sollte die Lötseite dann fertig aussehen:

Die Bestückung kann natürlich etwas abweichen, es hängt ja von den bestückten Optionen ab.


Einbaulage der gepolten Bauteile: Dioden: Der schwarze oder weiße Ring kennzeichnet die Kathode. Tantal-Kondensatoren (C8 und C9): Der Balken markiert den Pluspol (!) Transistoren (Q1-Q4) und IC U3: Diese Bauteile kommen entweder schon mit passend gebogenen Beinchen oder der mittlere Anschluss muss etwas gebogen werden. Die Einbaulage soll dann so aussehen: IC’s U1 und U2: IC’s haben eine Kerbe oder einen Punkt an einer Schmalseite. Der Pin Nr. 1 hat immer eine eckige Lötfläche, während die anderen rund oder oval sind.

Pin 1

14

15 28

Punkt

Kerbe


Montage der Gyros: Die Montage der Gyromodule kommt als letztes. Darauf achten, dass die Module so gut wie möglich winkelig ausgerichtet sind. Dazu verlötet man erst nur einen Pin der Stiftleiste, sodass man durch kurzes nochmaliges Erhitzen die Position leicht korrigieren kann. Keinesfalls am Modul selbst drücken oder ziehen! Zuerst alle Gyromodule nur „trocken“ (nicht festlöten) in die Platine stecken, um zu sehen, dass alles zusammenpasst und die Module nirgends andere Bauteile berühren. Die Gyromodule sollten so gut wie möglich rechtwinkelig ausgerichtet sein!

Bestückung mit ADXRS300 Gyros und Linearsensor

Wer es perfekt mag, kann die Gyromodule mit Heißkleber o.ä. sichern, nachdem die Platine fertig bestückt und auch in Betrieb genommen wurde. Montage des Linearsensors: Damit der Empfänger soviel Platz wie möglich hat sollte der Sensor wie gezeigt montiert werden. Die gewinkelte Stiftleiste ist von vorne in das Breakoutboard des Sensors zu stecken! Es ist darauf zu achten, dass das Sensorboard so perfekt senkrecht wie möglich montiert ist! Empfängeranschluss: Um Portpins am Prozessor einzusparen, und dabei trotzdem nicht den Empfänger öffnen zu müssen (Garantie), werden die einzelnen Servoausgänge des Empfängers auf der Platine zusammengemischt. Dazu sind nur folgende Anschlüsse vorzunehmen (können auch steckbar gemacht werden, wie in rechten Bildern oben) K12: Pin 1 = GND (schwarzes oder grünes Kabel) an irgendeinen Kanal anschließen, z.B. 1 Pin 2 = Kanal 1 Signal (weißes oder gelbes Kabel) Pin 3 = Kanal 3 Signal (weißes oder gelbes Kabel) Pin 4 = Kanal 5 Signal (weißes oder gelbes Kabel) Pin 5 = Kanal 7 Signal (weißes oder gelbes Kabel) oder offen lassen (wenn nur 5K-Empfänger) Pin 6 = +5V (rotes Kabel) an irgendeinen Kanal anschließen, z.B. 1 Die Steckplätze für die Kanäle 2, 4 und 6 bleiben am Empfänger ungenutzt! Trotzdem können diese Kanäle voll genutzt werden.


! Nach dem Aufbau der UAVP-Elektronik sollten einige kurze Tests durchgeführt werden, um die korrekte Funktion sicherzustellen. Prinzipiell genügt ein Voltmeter (auf 10V oder 20V-Bereich eingestellt). Den Minus-Anschluss des Voltmeters klemmt man auf Masse, entweder am Akku oder mit einem kleinen Klips auf den Pin 3 an einem der Stiftleisten K1 bis K6. Man schließt nur einen Brushless-Regler an K1 an, ohne Motor daran. Den Akku am Regler anstecken. Sonst nichts anschließen, auch keinen Empfänger. Tipp: Wer ganz sicher gehen will, nimmt statt dem Akku ein Labornetzteil (auf ca. 12V einstellen) mit Strombegrenzung (auf 0,5A einstellen). Nun mit der Plus-Spitze des Voltmeters auf folgende Punkte gehen und die Spannung ablesen: Testpunkt 1: An Pin 20 des PICs (U1). Es sollten zwischen 4,7 und 5,3 Volt anliegen und nicht schwanken. Testpunkt 2: (nur wenn Linearsensor und/oder IDG300 bestückt wurden) An Pin 3 des TL431 (U3, rundes Lötpad am nächsten zu K11) müssen zwischen 3,4 und 4,0 V anliegen. Testpunkt 4: An Pin 3 des PICs (U1). Option 3x ADXRS300: Es sollten etwa 2,5 V anliegen. Wird die Platine in Rollrichtung gedreht, sollte eine leichte Spannungsänderung zu sehen sein. Option 1x ADXRS300, 1x IDG300: Es sollten etwa 1,5 V anliegen. Wird die Platine in Nickrichtung gedreht, sollte eine leichte Spannungsänderung zu sehen sein. Testpunkt 5: An Pin 4 des PICs (U1). Option 3xADXRS300: Es sollten etwa 2,5 V anliegen. Wird die Platine in Nickrichtung gedreht, sollte eine leichte Spannungsänderung zu sehen sein. Option 1x ADXRS300, 1x IDG300: Es sollten etwa 1,5 V anliegen. Wird die Platine in Rollrichtung gedreht, sollte eine leichte Spannungsänderung zu sehen sein. Testpunkt 6: An Pin 7 des PICs (U1). Es sollten etwa 2,5 V anliegen. Wird die Platine gedreht, sollte eine eine leichte Spannungsänderung zu sehen sein. Testpunkt 3: Für diesen Testpunkt (Pin 13 an U1) benötigt man ein Oszilloskop (Soundkartenoszilloskop genügt) und einen angeschlossenen Empfänger sowie einen eingeschalteten Sender. Am Oszilloskop die Y-Achse auf 1V/div und die X-Achse auf 2ms/div einstellen. Trigger auf DC (Level) ca. 2V, auf negative Flanke einstellen. Das Signal muss wie dargestellt aussehen: 5 Kanäle angeschlossen: 7 Kanäle angeschlossen:

Amplitude: 5V Die Impulsbreiten und –pausen sollten sich durch Knüppeln am Sender verändern lassen! Die Impulsflanken müssen richtig steil sein (Anstiegsgeschwindigkeit unter 2 µs).


" Hier die Liste, was an welchen Stecker angeschlossen wird: K1 Motorregler vorderer Motor (Flugmodus Plus) bzw. vorderer linker Motor (Flugmodus Kreuz) K2 Motorregler linker Motor (Flugmodus Plus) bzw. vorderer rechter (Flugmodus Kreuz) K3 Motorregler rechter Motor (Flugmodus Plus) bzw. hinterer linker Motor (Flugmodus Kreuz) K4 Motorregler hinterer Motor (Flugmodus Plus) bzw. hinterer rechter Motor (Flugmodus Kreuz) K5 Kameraservo Neigung Nickrichtung K6 Kameraservo Neigung Rollrichtung K7 RS232 ComPort (für UAVPSet) K8 Ein/Ausschalter K9 Roll Gyro (wenn ADXRS300) K10 Nick Gyro (wenn ADXRS300) K11 Gier Gyro K12 Empfängeranschluss K13 Anschlüsse für externe LEDs K14 Linearsensor LIS3LV02DQ K15 Anschluss für die „Vorne-LED“ K17 Fallschirmauslöser K18 kombinierter Roll/Nick Gyro (wenn IDG300) K19 GPS-Modul K20 Piepser

# #$%&'( Sollten die 5 Volt aus den Regler zu schwach, zu instabil oder gleich gar nicht vorhanden sein (z.B. bei Verwendung von Holger Reglern), dann, und nur dann muss eine eigene Stromversorgung her. Im Normalfall ist das nicht nötig und der Abschnitt kann übersprungen werden. Dazu werden folgende Bauteile extra benötigt (nicht im Bauteile-Kit enthalten!): 1x 78L05 Fixspannungsregler, TO92-Gehäuse 2x 100nF SMD-Kondensator 0805-Gehäuse Die Schaltung: Am besten kann der 78L05 am Anschluss K1 montiert werden. Die flache Seite des ICs zeigt Richtung IC2! Ein äußeres Beinchen wird abgespreizt. Mit dem Dremel vorsichtig den Lötstoplack weg-schleifen, das Kupfer aber intakt lassen! Der darauf zu verlötende Kondensator soll genau über den „Spalt“ zwischen den beiden Kupferflächen gelötet werden.

78L05 Akku Plus

Akku Minus

1

2

3

100 nF 100 nF

5 Volt BEC


Die dritte, einzelne freigeschliffene Lötfläche sollte so angebracht werden, dass das abgespreizte Beinchen des 78L05 auch lang genug ist um es dort verlöten zu können:

Hier wird ein Kondensator eingelötet und das eine Beinchen isoliert angelötet. Der verbliebene Kondensator wird auf der Platinen-Rückseite (Lötseite) zwischen Pin 2 und 3 des K1 verlötet. Das geht am besten, wenn man das Bauteil längs hochkant anlötet. Hier ist der hochkant eingelötete Kondensator zu sehen:


)*# +, Dieser Abschnitt ist nur wichtig, wenn Holger-Regler (http://mikrocontroller.cco-ev.de/de/KopterBL.php) oder Regler der i-Serie von YGE (http://www.yge.de/produkte.html) eingesetzt werden sollen. Diese Regler haben folgende Besonderheiten:

o Die Regler verwenden keinen PPM-Impuls, sondern eine I²C-Datenschnittstelle. Alle vier Regler hängen dabei parallel auf zwei der Servoausgänge (K2 und K3). Durch die digitale Schnittstelle ist eine exaktere Übermittlung der Daten gewährleistet.

o Die Holger-Regler haben keine belastbare 5 Volt BEC-Quelle. Daher muss eine eigene 5 Volt-Versorgung für das Board hergestellt werden (siehe voriges Kapitel „Eigenes BEC“).

o Die i-Serie-Regler von YGE haben ein kräftiges BEC. Eines der 3-poligen Servokabel muss an K1 angeschlossen werden, damit das Mainboard mit Spannung versorgt wird.

Damit das Platine mit den Reglern kommunizieren kann, ist eine „Clockleitung“ und eine „Datenleitung“ erforderlich. Als Datenleitung wird der Pin 1 vom Anschluss K2 und als Clockleitung der Pin 1vom Anschluss K3 verwendet. Damit das alles sauber funktionieren kann müssen zwei zusätzliche Widerstände 4k7 (SMD 0805 Gehäuse) angebracht werden (I²C Pull-Up Widerstände). Um das sauber und stabil verlöten zu können, ist auf der Lötseite der Platine ein Stückchen einer Leiterbahn mit dem Dremel freizulegen. Bitte unbedingt darauf achten, dass die Leiterbahn nicht unterbrochen wird!

Dann können die beiden SMD Widerstände auf der linken Seite an U1 Pins 22 und 23 sowie rechts auf dem freigelegten Teil der Leiterbahn sauber festgelötet werden. Die Daten- und Clock-Leitungen von den vier Holger-Reglern sind dann jeweils parallel an K2 (Daten) sowie K3 (Clock) an Pin 1 anzulöten bzw. zu stecken.


- Bevor man loslegen kann, müssen erst noch einige Punkte erledigt werden.

• Programmieren der Brushless-Regler: Die 4 Brushless-Regler müssen erst einmal eingestellt werden. Dazu die Regler (mit den angeschlossenen Motoren) der Reihe nach an den Gaskanal des Empfängers anhängen und nach Regler-Anleitung einstellen. Zur Vorsicht aber die Propeller abmontieren! Darauf achten, dass die Drehrichtung der Propeller korrekt ist. Bei manchen Regler kann man die Drehrichtung umstellen. Wenn nicht möglich, einfach 2 der 3 Motorleitungen vertauschen. Von oben gesehen dreht der vordere und der hintere Propeller gegen den Uhrzeigersinn, der linke und der rechts im Uhrzeigersinn. Als nächstes ist das Timing zu programmieren. Meist nennt das Handbuch zum Regler ein Timing für „hochpolige Motoren“, was für alle gängigen Außenläufer-Brushless-Motoren passt. Wichtig ist vor allem auch, die Abschaltschwelle zu deaktivieren, oder wenigstens auf 2-Lipo zu setzen! Sonst passiert es, dass mitten im Flug ein Motor wegen Unterspannung stehen bleibt, was unweigerlich zum Absturz führt. Wenn YGE i-Serie Regler zum Einsatz kommen, müssen diese vorher mit dem UAVP Testprogramm passend programmiert werden (es geht um die I²C Slave Adressen) Wer mag, kann auch die höhere Schaltfrequenz auswählen, das UAVP fliegt dann leiser, ohne das nervige Piepsen. Allerdings werden die Verluste (und damit die Erwärmung der Regler) leicht höher sein.

• Senderprogrammierung: Den Sender am besten im Flächenfliegerprogramm nutzen Die Software erwartet folgende Kanalbelegung (Graupner) im PPM-Modus: Kanal 1: Gas Kanal 2: Roll Kanal 3: Nick Kanal 4: Gier Kanal 5: Parameterumschaltung: die Software unterstützt zwei getrennte Sätze von Parametern, die per Sender umgeschaltet werden können, auch im Flug (Schalter +/-100%)! Kanal 6: Kamera Neigung Kanal 7: Kamera schwenken Keine Mischer o.ä. aktivieren (z.B. Heli-Programm). Auf Roll und Nick kann nach Gusto „Expo“ oder „Dual-Rate“ gegeben werden. Die Software erwartet positive Impulse, bei den üblichen RC-PPM-Empfängern ist der Fall. Für Robbe-Anlagen sollte die Belegung gleich sein außer: Kanal 1: Roll Kanal 2: Nick Kanal 3: Gas

• Inbetriebnahme des Ufos: Den programmierten Mikroprozessor einbauen. Den Schalter in Aus-Position geben. Den Sender einschalten, Gas-Knüppel auf Minimum stellen. UAVP-Akku anschließen. Die Regler melden durch Töne, dass sie bereit sind (vom verwendeten Regler abhängig) Rote LED muss leuchten. Falls nicht, ist was faul! Abschalten, Verdrahtung prüfen! Den Schalter am UAVP einschalten Jetzt muss die gelbe LED für etwa 5 Sekunden leuchten (Gyro-Init) Sollte jetzt die rote LED blinken, dann ist der Gasknüppel nicht auf Minimum. Blinkt die rote LED trotzdem weiter, ist die falsche Kanalzuordnung eingestellt (Graupner/Futaba-Robbe). Einfach das Register 16 korrekt setzen, fertig. Nach 5 Sekunden muss die grüne LED leuchten, diese signalisiert Startbereitschaft. Bevor Du jetzt Gas gibst, müssen erst die Reglerparameter eingestellt werden. Dazu den UAVP-Schalter ausschalten und den UAVP-Akku abstecken.


././././,,,,. 0. 0. 0. 0 Der Mikroprozessor führt drei unabhängige PID (Proportional/Integral/Differential) Regler in Echtzeit, für jede zu stabilisierende Ebene einen. Diese Regler müssen mit Parametern abgestimmt werden, damit einerseits das UAVP korrekt lagegeregelt wird, und andererseits keine Schwingneigung auftritt. Diese Parameter sind stark von den verwendeten Komponenten abhängig, im wesentlichen von Trägheitsmomenten, Reaktions- und Beschleunigungswerten der Motoren und Brushless-Regler. Proportional: Der Steueranteil, der direkt vom Sender und den Gyros gemessen bzw. durchgereicht wird.

Der Wert ist zu gering, wenn das UAVP schlecht auf Roll/Nick-Steuerbefehle reagiert. Der Wert ist zu hoch, wenn das UAVP aufschaukelt.

Differential: Dient der Einstellung der Reaktionsfähigkeit. Meist wird der Differentialwert mit gleichem Vorzeichen zum Proportionalwert eingesetzt. Der Wert ist zu hoch, wenn das UAVP aufschaukelt oder instabil in der Luft liegt.

Integral: Der Steueranteil der die Summe der Gyrowerte über die Zeit definiert. Ist vor allem für das „Heading Lock“ des Gierkanals wichtig. Ein zu hoher Wert lässt das UAVP aufschaukeln, ein zu geringer lässt das UAVP nach einem Drehimpuls nicht mehr ganz in die Ausgangslage zurückkehren.

Diese Parameter sind in Registern gespeichert, die nichtflüchtig im EEPROM des Mikroprozessors abgelegt werden. Eine einmal „erflogene“ Einstellung braucht nicht wiederholt zu werden. Upgrade von Flugsoftware Version 3.11 oder älter auf 3.12 oder neuer Bei Einführung der Version 3.12 hat sich die Wertigkeit der Roll und Nick-Parameter „Proportional“ und „Differential“ geändert, um das Erfliegen der Parameter zu erleichtern Proportional-roll-neu = Proportional-roll-alt + Differential-roll-alt Proportional-nick-neu = Proportional-nick-alt + Differential-nick-alt Differential nach Wunsch (Regel-Härte) einstellen.


Programmierung der Werte mit UAVPSet Dieses Windows-Programm macht die Einstellung des UAVP ganz einfach. UAVP an RS232 anschließen, UAVPSet starten, richtige Schnittstelle (COM Port) und Version 3.14 wählen. UAVP einschalten.

Es ist nicht nötig, das Programm oder das COM-Port nach jedem Einstellen zu schließen. Einfach „schreibe Config“ klicken, dann das UAVP abstöpseln und probefliegen. Die Software überprüft, ob die Werte korrekt ins UAVP geschrieben wurden! Für den nächsten Versuch das Kabel wieder anschließen und die Werte nach Gusto anpassen.


Programmierung der Werte über RS232 Wer die Option RS232 mit bestückt hat, ist fein raus Zur Verbindung der UAVP-Elektronik mit dem PC muss ein 3-adriges Kabel hergestellt werden. Das geht am einfachsten mit einem ausgedienten Modemkabel.

Am Laptop nun ein Terminalprogramm (z.B. Hyperterm oder Minicom) starten und auf 38400 baud, 8 Datenbits, 1 stop bit, kein Parity und kein Handshake einstellen. Schließt man nun den Akku an die Elektronik an, sollte folgendes auf dem PC erscheinen:

!"#"$ !"#"$ !"#"$ !"#"$%& !%& !%& !%& !"#"$"#"$"#"$"#"$%' ('))*'%' ('))*'%' ('))*'%' ('))*'*)&))*)&))*)&))*)&))+,+,+,+,

Die erlaubten Kommandos können durch Eingabe eines „?“ angezeigt werden:

+-+-+-+-% % % % )&)&)&)&..&..&..&..&'/)&'/)&'/)&'/)&"")0"")0"")0"")0'/*0*' '/*0*' '/*0*' '/*0*' +,+,+,+,

K7 Pin 123

2 5 Sub-D 9pol Buchse 3


Durch Eingabe eines „L“ (groß oder klein) können die aktuellen Parameter angezeigt werden:

++++)))1)))1)))1)))12)32)32)32)32)432)432)432)432)32)32)32)32) 32) 32) 32) 32)532)532)532)532)632)632)632)632)732)732)732)732)82)82)82)833332)932)932)932)932)32)32)32)32)32)32)32)32)432)432)432)432)32)32)32)32) 32) 32) 32) 32)532)532)532)532)632)632)632)632)732)732)732)732)832)832)832)832)932)932)932)932)432)432)432)432)432)432)432)432)4432)4432)4432)4432)432)432)432)432)4 32)4 32)4 32)4 32)4532)4532)4532)4532)4632)4632)4632)4632)4732)4732)4732)4732)4832)4832)4832)483+,+,+,+,

Abhängig vom Kanal 5 hat man 2 unabhängige Registersätze zur Verfügung, die sogar im Flug umgeschaltet werden können. Darauf achten, dass der richtige Satz am Sender gewählt wurde, bevor Parameter verändert werden! Änderung eines Registers:

+.+.+.+.2),2),2),2),

Die Software erwartet nun eine zweistellige Eingabe der Registernummer, z.B. „03“ für Register 3.

+.+.+.+.2)3,2)3,2)3,2)3,

Hier wird der Parameterwert selbst eingegeben, ebenfalls immer zweistellig. bei Bedarf kann zusätzlich ein Vorzeichen „-“ angegeben werden

+.+.+.+.2)32)32)32)36666+,+,+,+,

Hier eingegebene Werte werden sofort nichtflüchtig abgespeichert. Nach der Eingabe aller Parameterwerte sollte durch einen „L“-Befehl nochmals alles überprüft werden. Das RS232-Port wird deaktiviert, sobald man Gas gibt. Erst nach der Landung ist das Port wieder aktiv. Die eingestellten Parameter werden beim Gasgeben geladen, es ist daher kein „booten“ des Ufos nötig.


Die Parameter-Register sind im einzelnen:

1. Roll Proportional 2. Roll Integral 3. Roll Differential 4. Baro-Sensor Temperaturkompensation 5. Roll Integral-Limit (immer positiv!) 6. Nick Proportional 7. Nick Integral 8. Nick Differential 9. Baro-Sensor Proportional-Parameter 10. Nick Integral-Limit (immer positiv!) 11. Gier Proportional 12. Gier Integral 13. Gier Differential 14. Gier Limiter (immer positiv!) 15. Gier Integral-Limit (immer positiv!) 16. Konfiguration:

Bit 4: 1=Invertiertes Empfängersignal (nur in Spezialfällen benutzen!) 0=Nichtinvertiertes Empfängersignal Bit 3: 1=Roll- und Nick-Steuerknüppelsignale werden in der Wirkung halbiert (Specky-bit) Dies ist vor allem für Proportionalwerte > 20 hilfreich! 0= Roll- und Nick-Steuerknüppelsignale werden 1:1 durchgeleitet Bit 2: 1=Programmier-LEDs zeigen Integriererzustand (siehe Reg. 24 und 25) 0=normaler Flugmodus Bit 1: 0=Graupner-Modus (K1=Gas, K2=Roll, K3=Nick, K4=Gier, K5=Select) 1=Futaba/Robbe-Modus (K1=Roll, K2=Nick, K3=Gas, K4=Gier, K5=Select) Bit 0: 0=Flugmodus: Plus (1 Motor vorne und 1 Motor hinten) 1= Flugmodus: Kreuz (2 Motoren vorne, 2 hinten)

17. Impulsausgabegeschwindigkeit (in Millisekunden, 1 < n < 20) 18. Akku-Unterspannungserkennung (LEDs blinken dann)

Wert = Spannung [V] * 4.6 (für 3S LiPolys also ca. +46) 19. Linearsensor Links/Rechts Mischanteil 20. Linearsensor Vor/Zurück Mischanteil 21. Linearsensor Auf/Ab Mischanteil 22. Linearsensor Waagerecht-Offset Gier-Achse 23. Leerlauf-Gas-Einstellung für die BL-Regler 24. Linearsensor Waagerecht-Offset Roll-Achse (nur wichtig wenn Reg. 2 ungleich 0) 25. Linearsensor Waagerecht-Offset Nick-Achse (nur wichtig wenn Reg. 7 ungleich 0) 26. Ausgabefaktor Roll und Nick für die beiden Kameraservos 27. Kompass-Ausgleichsfaktor 28. Baro-Sensor Differential-Parameter

Achtung: Integral-Limit-Register maximal auf 127 / |<Integral-Register>| setzen! Beispiel: Reg. 2 soll –6 sein. Dann darf das zugehörige Integral-Limit Register 5 maximal auf 127 / 6 = 21 (abgerundet) eingestellt werden. Stellt man zu hohe Werte ein können bei weiten Kurven plötzliche Flips auftreten, die kaum zu kontrollieren sind! Es stehen 2 unabhängige Registersätze zur Verfügung. Diese können jederzeit mit Kanal 5 gewählt werden. Ist der Kanal 5-Impuls schmäler als 1,5ms, dann wird Registersatz 1 gewählt, sonst Registersatz 2) Empfohlene Registerwerte für das große UAVP mit Hammer-Rahmen, 3xADXRS-Gyros: Roll: 1: -26, 2:-5, 3:0, 4:+13, 5:+4 Nick: 6: -26, 7:-5, 8:0, 9:+1, 10:+4 Gier: 11: +16, 12:+30, 13:0, 14:+30, 15:+4 16:0, 17:+5, 18:+50, 19:0, 20:0, 21:0, 22:+5, 23:+22, 24:0, 25:0, 26:16, 27:4, 28:4 Also Einstellung für Graupner, Plus-Flugmodus, 160 Hz Updaterate (6ms) Geflogen mit 4x Roxxy 2824/26 an YGE-30i-Regler und 10x4,5“ Props.


Die PID-Flugregler PID-Regler (der Name kommt von Proportional Integral Differential) vergleichen kontinuierlich einen von Sensoren (Hier die Gyros) ermittelten Istwert mit einem Sollwert (z.B. horizontale Lage) und ermitteln aus dem Unterschied der beiden Größen die Regelabweichung. Daraus wird eine Stellgröße (die Rotor-Drehzahlen) errechnet, so dass sich Istwert und Sollwert möglichst nah annähern. Die Gyros messen bauartbedingt eine Winkelgeschwindigkeit, keinen absoluten Lagewinkel. Der Proportionalanteil beschreibt, wie groß die Wirkung des Gyrosignals auf die Drehzahlen sein soll. Je größer der Wert, umso „härter“ steuert das UAVP gegen eine Lageänderung an. Ab einem gewissen Punkt jedoch fängt das System an zu schwingen und wird instabil. Mit einem Proportionalanteil von 0 kann ein UAVP nicht geflogen werden. Der Integralanteil berechnet aus der laufenden Addition der Winkelgeschwindigkeiten den Lagewinkel des Ufos im Raum. Der Anteil bestimmt dann, wie stark dieser Wert in die Propellerdrehzahlen eingehen soll. Man kann das UAVP auch mit einem Integralwert von 0 fliegen. Es steuert sich dann ähnlich wie ein Modellhubschrauber, der Pilot gibt also Drehraten vor, keine Drehwinkel. Der Differentialanteil berechnet wie schnell eine Winkelbeschleunigung auftritt. Im UAVP werden Differentialanteile aber üblicherweise zur Dämpfung eingesetzt, also mit entgegengesetzem Vorzeichen. Diese Dämpfung bewirkt vor allem die Dämpfung von Vibrationen durch Unwuchtigkeiten an Motoren und Propellern. Es gibt 2 Punkte (=Parameterkombinationen) an denen ein UAVP stabil fliegen kann: den Mitkopplungspunkt und den Gegenkopplungspunkt Der Mitkopplungspunkt zeichnet sich durch relativ geringen Proportional-Anteil und durch ganz wenig Differentialanteil mit demselben Vorzeichen aus. Dieser Punkt ist sehr heikel, geringste Abweichungen von den Werten führen zu schlechter Lagestabilisierung und Schwingen bzw. Aufschaukeln, weil der Differentialanteil die Vibrationen verstärkt. Typische Werte (3xADXRS300 Version): Proportional Roll und Nick = -11, Differential Roll und Nick = +2 Es wird nicht empfohlen, das UAVP am Mitkopplungspunkt zu fliegen. Der Gegenkopplungspunkt hat dagegen einen relativ großen Proportional- und Differential-Anteil, wobei der Differential-Anteil das entgegengesetzte Vorzeichen des Proportional-Anteils hat. Die möglichen Kombinationen sind sehr breit gefächert, sodass ein Fliegen problemlos möglich ist, auch wenn mal etwas mehr Last am UAVP hängt (verschiedene Akkus, Kameramodelle). Der Differential-Anteil mit „verkehrtem“ Vorzeichen dämpft die Vibrationen und macht das UAVP weniger „giftig“ Typische Werte (3xADXRS300 Version): Proportional Roll und Nick = -24, Differential Roll und Nick = +10


#1 Für den ersten Versuch sollten die Regelparameter alle auf 0 stehen, außer:

o das Register Gier-Limiter (Reg. 14), auf +40 stellen. o das Register Gier-Proportional (Reg. 11), auf +40 stellen. o Flugkonfigurationsregister (Reg. 16) entsprechend einstellen o Timing-Register (Reg. 17), auf +4 stellen o Unterspannungserkennung (Reg. 18) entsprechend einstellen o Leerlauf-Gas-Register (Reg. 23) auf +50 einstellen

Am besten nimmt man das UAVP von unten in eine Hand (sodass der hintere Motor (M4) zu einem schaut) und gibt mit der anderen sanft (!) etwas Gas, bis ca. Halbgas. Alle 4 Motoren sollten anlaufen. Die Motoren sollten gleichmäßig laufen, ohne Vibrationen zu erzeugen. Als erstes sollten man gleich die Drehrichtung prüfen: der vordere und hintere Motor sollte gegen den Uhrzeigersinn (also links) drehen, die anderen beiden sollten mit dem Uhrzeiger drehen. Man kann es auch genau andersrum machen, dann müssen die Vorzeichen der Gierparameter umgedreht werden. Es erfolgt jetzt noch keine Reaktion auf Roll/Nick/Gier-Bewegungen des Ufos (die Parameter sind ja noch 0).

Jetzt ist zu prüfen, ob die Knüppel am Sender das UAVP in die richtige Richtung steuern.

Dazu nimmt man das UAVP wieder in die Hand und gibt wieder etwa Halbgas. Dann den Roll-Knüppel am Sender vorsichtig nach links bewegen. Wenn das UAVP sich nach links legen will, ist es in Ordnung. Wenn es nach rechts will, ist am Sender die Servorichtung (Reverse) für den Roll-Kanal umzukehren und dann nochmals zu testen. Bei den Kipp-Versuchen ist darauf zu achten, das UAVP so wenig wie möglich zu drehen (gieren)! Beim Rollen wird ein Motor langsamer, während der gegenüberliegende Motor schneller dreht.


Dasselbe Verfahren wird nun für die Nick-Ebene (Vor/zurück) angewendet: Dazu nimmt man das UAVP wieder in die Hand und gibt wieder etwa Halbgas. Dann den Nick-Knüppel am Sender vorsichtig nach vor bewegen. Wenn das UAVP sich nach vorne legen will, ist es in Ordnung. Wenn es nach hinten will, ist am Sender die Servorichtung (Reverse) für den Nick-Kanal umzukehren und dann nochmals zu testen. Beim Nicken wird ein Motor langsamer, während der gegenüberliegende Motor schneller dreht.

Zum Abschluss kommt noch die Gierachse dran:

Dazu nimmt man das UAVP wieder in die Hand und gibt wieder etwa Halbgas. Dann den Gier-Knüppel am Sender vorsichtig nach links bewegen. Wenn das UAVP sich nach links drehen will, ist es in Ordnung. Wenn es nach rechts drehen will, ist am Sender die Servorichtung (Reverse) für den Gier-Kanal umzukehren und dann nochmals zu testen. Beim Gieren werden zwei gegenüberliegende Motoren schneller und die anderen beiden langsamer.

An dieser Stelle kann gleich das Leerlauf-Gas-Register eingestellt werden. Gib etwas Gas, um die Motoren gerade anlaufen zu lassen. Sofort den Gasknüppel wieder in die Minimalposition zurückgeben. Die Motoren sollen so langsam wie möglich noch einige Sekunden gleichmäßig weiterlaufen ohne zu ruckeln und erst dann alle zugleich ausgehen. Gehen die Motoren aber sofort aus, dann ist das Reg. 23 zu erhöhen (5er Schritte genügen). Das Register ist wichtig bei raschen Abstiegen aus großer Höhe. Dabei könnte es passieren, dass einzelne Motoren stehen bleiben. Das wäre fatal, denn ein BL-Regler braucht unter Umständen mehrere Sekunden um einen Motor wieder anlaufen zu lassen. Jetzt sollte herausgefunden werden, welche Timingrate die Regler vertragen. Generell gilt: je kleiner und leichter das UAVP, umso höher sollte die Updaterate eingestellt werden. Verringere Reg. 17 immer weiter (bis max. +3) und versuche, ob die Motoren immer noch sauber anlaufen. Es kann passieren, dass beim Starten die Motoren Vollgas geben, daher diese Einstellung immer ohne Propeller vornehmen, und keinen voll aufgeladenen Akku verwenden! Dann den gefundenen Wert wieder um 1 erhöhen und eintragen. Diese Einstellung beeinflusst alle anderen Regelparameter, deshalb sollte Reg. 17 später nicht mehr verändert werden! Übliche Regler laufen am besten mit einer Einstellung von +3 bis +6.


Als nächstes müssen die Roll und Nick-Proportionalwerte gesetzt werden um herauszufinden, ob die Gyrowirkung korrekt sind. Man kann nun die Roll- und Nick Proportionalwerte setzen (mit -20 beginnen). Nun durch Knüppeln testen, ob die Wirkrichtungen korrekt sind. Jetzt kann man auch die Gyroreaktion schön testen, indem man das UAVP nach vorne oder seitlich kippt. Man sollte eine deutliche Gegenreaktion spüren. Will das UAVP in der Hand „flippen“ dann ist die Gyrowirkrichtung verkehrt, und beschleunigt damit die Kippwirkung noch. Nun bei Roll und Nick-Proportional die Vorzeichen der Registerwerte umkehren und nochmals versuchen. Als nächstes Gier-Proportional setzen. Der Wert ist an sich unkritisch, einfach mit +16 beginnen. Testen, ob die Wirkrichtung korrekt ist in das UAVP mit wenig Gas gedreht wird. Knüppelwirkung testen nicht vergessen! Das UAVP sollte nun schon flugfähig sein! Am besten sucht man sich einen großen Raum oder eine Halle, da so ein Windeinfluss ausgeschlossen ist. Anfangs vorsichtig Gas geben, nur kurz abheben und am Sender soweit trimmen, dass das UAVP nicht mehr eine Richtung abhauen will und sich auch nicht von selbst dreht. Wahrscheinlich ist das UAVP noch schlecht steuerbar, es fühlt sich „schwammig“ an. Um die Regelung nun „steifer“ zu machen, sollte man schrittweise Roll und Nick-Proportional weiter erhöhen, bis das UAVP sichtbar zu taumeln oder zittern beginnt. Den gefundenen Wert wieder etwas zurücknehmen. Wer es perfekt will, trimmt nun die Differentialregister (Roll und Nick) auf optimale Reaktion (UAVP im Flug von einem Helfer von unten am hinteren oder einem seitlichen Motor antippen und die Ausregelung beobachten. Üblicherweise können diese Differentialregister aber auf 0 bleiben. Der nächste Schritt ist der Heading-Lock auf die Gierachse. Beginne mit 20 am Gier-Integralregister mit demselben Vorzeichen wie das Gier-Proportionalregister. Das Gier-Integral-Limit-Register auf +4 setzen. Langsam, in 5er-Schritten den Wert erhöhen. Dreht sich das UAVP im Schwebeflug leicht hin und her, war es zuviel. Jetzt den korrekten Wert aus dem Integral-Limit-Register berechnen und setzen. Das UAVP sollte jetzt schon schön auf der Stelle schweben, nur leichte Korrekturen sollten nötig sein.


Integralflug Im Normalmodus gibt man mit den Steuerknüppeln die Drehrate (also eine Winkelgeschwindigkeit) vor, das UAVP fliegt sich damit so ähnlich wie ein Modellhubschrauber. Je stärker man den Steuerknüppel in eine Richtung bewegt, um so schneller dreht sich das Modell in diese Richtung. Eine weitere Stabilitätsverbesserung ist durch die Integralfunktion auf Roll und Nick zu erreichen, wenn man das Paket „Linearsensor“ auf der Leiterplatte auch bestückt hat. Als erstes müssen die Eben-Werte in den Roll und Nick-Achsen eingegeben werden. Dazu stellt man das UAVP so auf, dass die Leiterplatte perfekt eben liegt. Am besten kann man das mit einer kleinen Wasserwaage oder Libelle erreichen. Drauf achten, dass das UAVP wirklich wackelfrei steht! Dann das UAVP einschalten (Akku anstecken) und per RS232 den „N“ Befehl geben:

+"+"+"+""):9;"*<"):9;"*<"):9;"*<"):9;"*<54;=/54;=/54;=/54;=/ +,+,+,+,

Der unter „Roll“ angegebene Wert gehört ins Register 24, und der „Nick“-Wert gehört in Register 25. Der Yaw-Wert (Hochachse) wird noch nicht verwendet. Die angezeigten Werte reagieren äußerst feinfühlig auf geringste Lageänderungen. Wer mag, kann den Akku ab- und wieder anstecken und den N-Befehl nochmals machen. Diese Neutralwerte können nicht von der UAVP-Elektronik selbst beim Starten ermittelt werden, denn der Startplatz kann ja uneben sein, z.B. eine Wiese. Wenn diese Einstellung vorgenommen wurde, muss noch der Integralanteil in den PID-Flugreglern konfiguriert werden. Dazu vorsichtig (in 1er-Schritten) die beiden Integralregister von 0 beginnend erhöhen. Das Vorzeichen muss gleich wie das zugehörige Proportionalregister sein. Auch die beiden Integral-Limit-Register müssen gesetzt werden, beide auf +4 einstellen und erst mal so belassen. Man merkt beim Schweben sofort, dass man nun mit den Steuerknüppeln keine Drehraten, sondern Drehwinkel vorgibt. Lässt man die Knüppel los (Mittelstellung) stellt sich das UAVP von selbst gerade. Der Effekt wird umso stärker, je höher der Integral-Parameter ist. Man erreicht eine Einstellung, bei das UAVP wieder zu taumeln beginnt. Soll der Integralwert trotzdem noch weiter erhöht werden, müssen die Proportionalregister etwas reduziert werden. Damit kann dem Taumeln entgegengewirkt werden. Wurde die richtigen Integralfaktoren gefunden, kann der richtige Inhalt der Integral-Limit-Register gesetzt werden. Maximal darf ein Limiter-Register auf 127/<Integral-Reg> gesetzt werden. Ist der Integralanteil z.B. –6, gilt: 127 / |-6| = 21,333, abrunden auf 21. Achtung: Keinesfalls darf ein Limiter-Register zu groß gesetzt werden, es kann sonst in extremen Fluglagen zu unkontrollierbaren Flips und damit zum Absturz führen! Integralflug ohne Linearsensor Auch ohne Linearsensor kann man mit Integralanteil fliegen. Es kann jedoch passieren dass man langsam immer mehr in eine Richtung steuern muss um das UAVP auf der Stelle zu halten (das Integral „läuft davon“). In diesem Fall einfach kurz landen, Motoren abschalten und wieder starten. Achtung: Es ist wichtig von einem waagerechten Platz aus zu starten! Sollte das Modell in eine bestimmte Richtung „davondriften“ kann mit den Registern 24 und 25 gegengesteuern werden. Werte sollten in 10er Schritte getestet werden (plus oder minus). Für die Flugregler-Integralparameter gelten ebenfalls die oben beschriebenen Einstellregeln!


Einstellung Kompass-Sensor Der Kompass-Sensor, wenn er bestückt wurde, dient 2 Zwecken:

1. Ausgleich der vom Sender verursachten langsamen Gier-Drift 2. Feststellung der aktuellen Ausrichtung (für den GPS-Flug wichtig)

Das Halten der Gier-Position („Heading-Hold“) obliegt immer dem Gier-Gyro. Trotzdem wird man beobachten können, dass das UAVP im Schwebeflag ganz langsam in eine Richtung dreht. Diese Drift kann man manchmal nicht mit der Sendertrimmung zum Stillstand bringen. Diese Drift kann jedoch der Kompass-Sensor übernehmen. Sobald der Gier-Knüppel für einige Sekunden nicht bewegt wurde (das UAVP also gerade nicht giert), merkt sich das UAVP die aktuelle Kompassrichtung und versucht, diese konstant zu halten. Die Stärke dieser Wirkung stellt man mit dem Kompass-Faktor (am UAVPset) ein. Der Werte sollte keinesfalls größer als 8 gewählt werden, sonst nimmt die Kompass-Wirkung überhand. Da das HMC6352-Modul nur ein 2-Achs-Kompass ist, kann es Nick- und Roll-Bewegungen nicht ausgleichen, das UAVP würde bei Manövern dann auch ungewollt gieren. Wert von 5 oder 6 haben sich als am besten erwiesen. Einstellung Luftdruck-Sensor Der Luftdrucksensor erlaubt dem UAVP automatisch eine eingestellte Flughöhe zu halten. Die erreichbare Genauigkeit beträgt etwa 1,5 Meter. Der Luftdruck ist stark temperaturabhängig, daher besitzt das UAVP eine eingebaute Temperatur-kompensation. Versuche haben ergeben, dass der Baro-Temp-Wert (UAVPset) auf +13 gesetzt werden sollte um eine möglichst gute Kompensation zu erreichen. Trotzdem sollte das UAVP nicht sofort geflogen werden, wenn es starken Temperaturschwankungen (z.B. aus dem warmen Auto an die kalte Luft im Winter). ausgesetzt ist. Am besten lässt man das UAVP 5 Minuten liegen, bevor man abhebt. Die Regelung ist ein PD-Algorithmus, es gibt also zwei Werte einzustellen: Baro-Proportional und Baro-Differential. Für Baro-Proportional ist ein Wert von +1, für Baro-Differential ein Wert von +4 ein guter Start für Tests. Die Höhenregelung funktioniert auch beim Indoor-Flug. Das UAVP übernimmt die Höhe wenn ca. 3 Sekunden lang die Position des Gasknüppels nicht verändert wird. Die zu diesem Zeitpunk erreichte Höhe wird dann versucht zu halten. Hinweis: Zum Abstieg kann es eine gute Idee sein, stufenweise Gas rauszunehmen und wieder etwas zu erhöhen, damit die Höhenregelung keine Chance hat, einzurasten. Tut man das nicht und nimmt nur wie gewohnt einfach das Gas etwas zurück, wird das UAVP zwar ein Stück fallen, aber nach 3 Sekunden die neue, niedrigere Höhe zu halten versuchen.


# 2 $ Wer kleine, leichte und preisgünstige Empfänger benutzen will, hat das Problem, dass diese Empfänger häufig nur 4 Kanäle haben. Damit sind diese für den konventionellen Anschluss ans UAVP Mainboard ungeeignet, denn es sind ja mindestens 5 Kanäle erforderlich. Jedoch können viele Empfänger „gemoddet“ werden, indem das sogenannte Composit-Signal im Empfänger gefunden und herausgeführt wird. Auf diese Weise ist die Anzahl der nutzbaren Kanäle nur vom Sender, aber nicht vom Empfänger abhängig. Das Composit-Signal ist ein Signal das direkt (nach der Demodulation der Hochfrequenz) die Information über die Knüppelstellungen der einzelnen Kanäle am Sender enthält. Dieses Composit-Signal ist nur im PPM Empfängern zu finden, nicht in PCM-Modellen!

Der erste Impuls (an roten Marker) ist der Start und der Abstand zur nächsten fallenden Flanke ist die Servostellung des Kanals 1 (1 bis 2 ms). Darauf folgen die anderen Kanäle (in diesem Beispiel 6 Kanäle). Dieses Signal kann direkt an K12 eingespeist werden (es darf auch invertiert sein). Die Impulse sollten allerdings eine Spannung von wenigstens 1,5 Volt erreichen. Zur Anwendung kommen dann die PIC-HEX Files mit dem Text „RX_PPM“!

+ Sollte das UAVP kurz nach dem Einschalten rot blinken, dann bedeutet das, dass der Gasknüppel nicht auf Minimum (-100%) oder der Gas-Trimmhebel nicht auf Mitte steht. Zur Behebung einfach den Knüppel auf Minimum geben. Das Rot-Blinken hört dann auf, und es kann geflogen werden. Viele Brushless-Regler haben die unangenehme Eigenschaft, dass sie bei leer werdendem Akku plötzlich die Leistung reduzieren, was unweigerlich zum Absturz führt. Es ist daher ratsam, auf dem Sender einen Timer mitlaufen zu lassen, sodass man rechtzeitig landen kann, bevor einer der Regler abschaltet. Zusätzlich sollte man die Unterspannungserkennung an den Reglern abschalten, und die Unterspannungserkennung auf der UAVP-Elektronik aktivieren. Der Unterspannungspiepser am UAVP leistet hier wertvolle Hilfe! Richtig eingestellt vermeidet er schädliche Tiefentladung der Akkus und Abstürze durch fehlende Schubleistung. Die Parameter-Einstellungen sollten notiert werden. Falls der Chip mal neu gebrannt werden (man weiß ja nie...), dann könnten dabei die EEPROM-Bytes überschrieben werden (ist vom verwendeten Programmer abhängig) und die mühsam erstellte Konfiguration ist dahin. Abschließender Hinweis: Es wird strengstens empfohlen, eine Haftpflichtversicherung abzuschließen die auch Risiken aus dem Modellflugbereich abdeckt. Eine Störung, ein technisches Problem oder auch ein Pilotenfehler können zu folgenschweren Abstürzen führen!


! Wenn gar nichts geht, wäre ein Oszilloskop nicht schlecht. Ein einfaches, analoges tut es locker, notfalls geht auch ein Soundkarten-Oszilloskop für den PC. Bevor Du aber den Messgerätepark bereitmachst, probiere erst mal die folgende Liste durch. Zum Testen empfiehlt es sich zur Vorsicht die Propeller abzumontieren. Selbst die kleinsten Brushless-Motörchen klopfen einem mächtig auf die Finger...alles selbst ausprobiert Achtung: In diesem Zustand (Motoren ohne Propeller) sollte aber nicht Vollgas gegeben werden. Wegen der fehlenden Last könnten Motoren und Motorregler beschädigt werden. Wenn gar nichts geht (keine LEDs, kein Piepsen der Regler) beim Einschalten: • Liegen die +5V vom BEC am Mikroprozessor an? • Kommt Signal zu den BL-Reglern? • Prozessor nicht/falsch programmiert • Configuration fuses des Prozessors nicht/falsch programmiert • Quarz schwingt nicht, Lötstellen prüfen, C4, C5 falsche Werte? • Prozessor falsch herum im Sockel • Kurzschluss auf der 5V Leitung Motoren piepsen, aber keine LEDs leuchten: • LEDs verpolt eingelötet • +5 V oder Masse am Prozessor nicht angeschlossen

(Versorgung durch andere Pins, mit dem Ohmmeter nachmessen!) Motoren piepsen, rote LED (und evtl. gelbe LED) leuchtet, Schalter ein, keine grüne LED: • Ein/Aus-Schalter falsch angeschlossen • Signale vom Empfänger kommen nicht korrekt an • +5 V oder Masse am Empfänger nicht angeschlossen • Quarz im Empfänger? • Sender eingeschaltet, Quarz im HF-Modul? Motoren piepsen, rote LED (und evtl. gelbe LED) leuchtet, Schalter ein, rot blinkt dann: • Gasknüppel ist nicht auf Minimum • Evtl. läuft der Gaskanal „verkehrt“, am Sender umprogrammieren • Register 16 auf falschen Sendertyp programmiert Wirkrichtung der Knüppel falsch, Gyros richtig: • Am Sender den Servo-Reverse für den entsprechenden Kanal umschalten Wirkrichtung der Knüppel richtig, Gyros aber falsch: • Registervorzeichen entsprechend umkehren UAVP fängt an zu torkeln sobald es abhebt: • Roll/Nick-Proportional Parameter zu hoch oder Vorzeichen falsch • Roll/Nick-Integral Parameter zu hoch • UAVP schwerer machen (z.B. größeren Akku) • Antenne locker oder gar nicht angeschlossen UAVP fliegt an sich gut, jedoch gelegentlich plötzliche „Absteller“ (Motoren aus): • Empfangsprobleme • BEC überlastet (Temperatur des BEC-versorgenden Reglers prüfen), es gibt Regler, die nur 0,1A

BEC-Strom liefern können. Solche Regler sind nicht geeignet! UAVP schwingt um die Hochachse (Gierachse) oder giert schlecht/nicht in eine Richtung: • Einer oder mehrere Motorenachsen sind nicht senkrecht ausgerichtet • Gier-Parameter zu „hart“ eingestellt, Integral-Parameter reduzieren


' 0 Die Versionsnummern dieses Dokuments korrelieren mit den Versionsnummern der HEX-Files für den PIC! V3.10 29.3.2007 Erste Version dieses Dokuments für HEX Version 3.10 vom

30.03.2007 V3.11 20.4.2007 Kompasssensor dazu Hinweise zum Einbau der Tantal-Elkos V3.12 17.5.2007 Abschnitt zur Änderung der Bedeutung von Roll und Nick P und

D-Parametern dazu Abschnitt Hinweis Versicherung dazu Unterstützung Kompass-Sensor Abschnitt „Eigenes BEC“ und „Holger Regler“ dazu Bilder zum RS232-Kabel neu

V3.14 31.12.2007 Generelle Überarbeitung, neue Beschreibung zum Einfliegen Neue Bilder fürs UAVPset Neuer Abschnitt für Kompass- und Luftdrucksensor Neuer Abschnitt über RX-Composit-Signale

Bauanleitung Profi-Ufo V3_14 De

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