Erstflug!

Heute, am Dienstag der 23. März 2010, wars endlich soweit: Ich hab den Erstflug gemacht. Nachdem ich in den letzten Tagen schon ausführliche Tests “aus der Hand” gemacht habe, aber da noch einige Probleme sah welche mich verunsicherten, hab ich den Erstflug vor mir her geschoben… Ich habe gestern alle Stecker besser fixiert und die Sensoren mit Heissleim verleimt. Das letztere hat die Abweichungen des Beschleunigungsensor auf der Nick-Achse schon einiges reduziert. Nachdem heute auch noch schönes Wetter war, hab ich mich entschieden den Erstflug direkt nach der Arbeit durchzuführen. Alles ging Reibungslos von statten, ich habe während ca. 30 Minuten zwei Akkus “durchgeflogen”. Ohne Simulation und andere Flugerfahrung hab ich noch nicht viel gewagt. Anheben und etwa auf Augenhöhe umherfliegen hat mir fürs erste gereicht. Daher ist das Video total langweilig, sorry!


Erstflug meines NGone

Nun werde ich fleissig fliegen üben und den Quadrokopter noch etwas verbessern. Da sind noch einige Baustellen: Fehlende Duo-LED’s, Verkabelung, Landebeine, besser Entkopplung der Steuerung, Kompass, GPS, etc… Auch möchte ich Erweiterung wie Bluetooth-Konsole, NGvideo oder Kamerahalterung realisieren, nur weiss ich noch nicht welcher ich den Vorrang geben werde 🙂
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QNGctrl unter Ubuntu

Heute hat mein NG UAVP die ersten Flugübungen gemacht, allerdings noch in meiner Hand. Dabei hab ich bemerkt dass ich die Roll-Motoren verkehrt montiert habe, was für einen realen Fatal wäre: Gerät er nur etwas in Seitenlage würde er den Motor in welche er sich neigt stärker ansteuern. Da die Motoren verkehrt montiert sind würde der falsche Motor geregelt. Dadurch würde die Seitenlage noch verstärkt was eine noch stärkere Regelung zur Folge hätte. Ein Absturz wäre unausweichlich.
Das QNGctrl-Tool hat mir geholfen zu verstehen wie genau geregelt. So konnte ich auch die Parameter besser verstehen. Dabei sind auch Probleme aufgetaucht wie zum Beispiel seltsame Jitters in den Gyros (was eventuell auf mangelnde Befestigung hindeuten könnte) oder abweichende Signale bei laufenden Motoren und gestoppten Motoren (was wahrscheinlich mit mangelnder Entkopplung zu tun hat).

QNGctrl zeigt Gyrometer mit Jitter
QNGctrl zeigt Gyrometer mit Jitter

Nun aber zum eigentlichen Thema…
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NGcon und NGusb

NGusb
NGusb

Bereits seit einigen Tagen hatte ich die Leiterplatten der beiden Konnektivitätsgeräte NGcon und NGusb. Inzwischen sind auch die dazu benötigten Bauteile angekommen und verbaut. Jedoch funktionierte weder das NGusb noch das NGcon auf anhieb: Beim NGusb stellte sich heraus dass ich die LED verkehrt aufgelötet habe. Die LED sollte beim Einstecken kurz aufblicken, was sie nicht tat. Danach hab ich fälschlicherweise den Jumper gesetzt um das verbundene Gerät mit Spannung zu versorgen. Da der NG jedoch selbst versorgt ist, funktionierte das NGusb nicht. Danach wurde es von Linux erkannt und funktionierte einwandfrei. Die Ausgabe von “dmesg” zeigt das der FTDI Converter auf dem NGcon erkannt wurde:

[15642.821825] usb 8-1: new full speed USB device using uhci_hcd and address 54
[15643.022980] usb 8-1: configuration #1 chosen from 1 choice
[15643.029828] ftdi_sio 8-1:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
[15643.029884] usb 8-1: Detected FT232RL
[15643.029889] usb 8-1: Number of endpoints 2
[15643.029894] usb 8-1: Endpoint 1 MaxPacketSize 64
[15643.029899] usb 8-1: Endpoint 2 MaxPacketSize 64
[15643.029903] usb 8-1: Setting MaxPacketSize 64
[15643.033485] usb 8-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0

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Steuerung und Rahmenplanung

Meine Steuerung ist inzwischen fertig. Fast, bis auf das eine Manko: Der LIS3L. Auch ein zweiter Versuch hat der LIS3L nicht überstanden. Nun ist es definitiv Zeit Hilfe von Profis anzunehmen: Im NG UAVP Forum wird diskutiert ob der LIS3L fertig per Reflow-Prozess gelötete Breakout-Boards angeboten werden soll. Nachdem Sparkfun diese Beschleunigungssensoren nicht mehr anbietet, ist die Hauptquelle der gelöteten Headerboards versiegt. Es existieren noch Restposten auf lipoly.de. Der ADS1255 funktioniert inzwischen, ein Pin zum Quarz war nicht korrekt angelötet. Den AD7924 für die Drehratensensoren habe ich inzwischen ausgetauscht, und siehe da, alle Drehratensensoren funktionieren einwandfrei! Auch der Magnetkompass funktioniert, wobei dieser noch nicht kalibriert ist. Die Kalibrierung muss gemäss Entwickler direkt via UART-Schnittstelle X1 auf dem Sensorboard vorgenommen werden. Der Befehl “show ngpp” zeigt aber bereits Werte.

NG UAVP Tower
NG UAVP Tower
NG UAVP Tower von der anderen Seite
NG UAVP Tower von der anderen Seite

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Sensor-Board und Flight-Control

Letzte Woche habe ich an zwei Abenden die beiden Leiterplatten bestückt. Beim Löten ging alles glatt, ich hätte nicht erwartet das SMD-Löten so einfach ist. Ich habe mich auch etwas informiert wie SMD-Löten am besten gelingt. Insbesondere das PDF “Der richtige Umgang mit SMD” und der Artikel “SMD Löten” von microcontroller.net haben mir geholfen. Nicht zu vergessen natürlich die Anleitungen für das Sensor-Board, die Flight-Control und die Mounting-Order-List. Während des Lötens ist mir aufgefallen dass ich beim Bestellen die SMD-Duo-Leds vergessen habe. Zudem haben mir noch zwei Teile gefehlt (der ADS1255 und der SN74LVC32). Der ADS1255 wird für den Luftdrucksensor verwendet und ist daher relativ wichtig. Der SN74LVC32 wird für den Extension-Bus benötigt, ist also für die Flugfähigkeit nicht wichtig. Den ADS1255 scheint unter allgemeiner Verknappung zu leiden, selbst der Hersteller TI meldet dass sie diesen erst ende Februar liefern können. Ich konnte ihn von einem der Entwickler ausleihen, vielen Dank nochmals.

Flight-Control vorne
Flight-Control vorne

Flight-Control hinten
Flight-Control hinten

Sensor-Board vorne
Sensor-Board vorne

Sensor-Board hinten
Sensor-Board hinten

Achtung: Beide Boards sind nicht vollständig und haben Fehler (siehe Text)

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LIS3L Heissluftlöten

Heissluftlöten des LIS3L Beschleunigungssensor für das NG UAVP Projekt.

Der Beschleunigungssensor des NG UAVP (der LIS3LV02DQ, kurz LIS3L) hat auch auf dem Bauch ein Kontakt. Deshalb ist das Löten mit dem Lötkolben nicht möglich. Da der ansonsten übliche Reflow-Lötprozess teure Geräte benötigt muss eine andere Lösung gefunden werden. Die eine Möglichkeit ist ein Headerboard zu kaufen auf welchem der LIS3L bereits bestückt ist. Als “Work-Around” kann auch eine Heissluftgebläse verwendet werden, mit dem Risiko dass der Chip den “Lötprozess” nicht überlebt. Wie in einem vorherigen Beitrag bereits erwähnt, wollte ich das Risiko bewusst eingehen und den Chip selber löten. Nachdem ich diese Woche das dafür benötigte Flussmittel bekommen habe, ging es gestern ans Werk. Wie in der ausgezeichneten Anleitung auf dem NG UAVP-Wiki erwähnt, habe ich die Pads zuerst mit Lötzinn verzinnt und etwas Flussmittel drauf gegeben. Auch den LIS3L habe ich mit Flussmittel beschmiert. Danach habe ich den Lötzinn und die Leiterplatte mit dem Heissluftgebläse erhitzt, den LIS3L auf den heissen Lötzinn platziert, und nochmals etwas erhitzt bis er sich setzte. Ich habe den ganzen Prozess in einem Video festgehalten…


Motorenstartprobleme

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TowerPro w25A Umbau

Obwohl ich eigentlich warten wollte bis ich ein Gerät habe welches I2C spricht hab ich mich nun doch ans konvertieren der Brushless Controller gewagt. Der Umbau war etwas kniffliger als ich erwartet hätte, denn die Beine des Atmel-Mikrokontrollers sind sehr klein und nahe beieinander. Die Konvertierung wurde bereits von vielen Personen durchgeführt, mit unterschiedlichen TowerPro-Typen und Tools. Daher musste ich zuerst einige Informationen aus den Foren zusammenzutragen. Ich dokumentiere hier deshalb die Konvertierung und Programmierung mittels SerCon und AVRDude der aktuellen TowerPro w25A, Type H Revision 1.1. Wie im letzten Blogbeitrag erwähnt geht es darum diese Brushless Controller I2C fähig zu machen, damit diese für Multikoptern verwendet werden können.

Voraussetzungen

  • gelandener Akku (oder andere Speisung für den Brushless Controller)
  • düne (~0.1mm2), isolierte Drähte oder Lackdrähte
  • Lötkolben und Lötzinn
  • SerCon
  • Computer mit RS232 Schnittstelle oder USB-RS232 Adapter
  • Motor und NG UAVP zur Verifizierung der Lauffähigkeit
  • TowerPro w25A, Type H Brushless Controller
TowerPro w25A, Type H Revision 1.1
TowerPro w25A, Type H Revision 1.1, oben
TowerPro w25A, Type H Revision 1.1
TowerPro w25A, Type H Revision 1.1, unten

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NG UAVP Hardware erhältlich und weitere Bestellungen

NG UAVP HW 0.22 Prints
NG UAVP HW 0.22 Prints

Am 27. Dezember 2009 war es soweit, der Shop zum NG UAVP wurde eröffnet! Somit ist es für jedermann (mit entsprechendem Know-How und/oder Willen :-)) möglich ein NG UAVP zu bauen. Natürlich habe ich die Hardware gleich bestellt. Die nackten Boards werden zu einem guten Preis von 23€ (plus Versand) verkauft. Versendet wurde sie erst nach dem 26c3 Kongress sind aber heute bei mir angekommen!

In der Zwischenzeit habe ich die letzten Bestellungen für die Bauteile aufgegeben. Dies war einige Stunden Arbeit und barg eine Überraschung: Reichelt, der vorgeschlagene Distributor für viele Bauteile, liefert nur ab 150€ in die Schweiz, und das mit rund 30€ auch noch hohen Lieferkosten! Einige der Bauteile sind bei den anderen beiden vorgeschlagenen Distributoren erhältlich (Farnell/CSD), oder aber bei weiteren Distributoren (die Bauteilliste der HW 0.21 beinhaltet weitere Alternativen). Da ich die anderen Bestellungen jedoch schon abgesendet habe, und nicht alle Bauteile bei den anderen Distributoren erhältlich sind, habe ich mich dazu entschieden zusätzlich andere Dinge bei Reichelt zu bestellen. Trotzdem bin ich ziemlich sauer auf Reichelt, die Versandkosten und der hohe Mindestbestellwert fürs Ausland ist übertrieben, insbesondere für die angrenzenden Länder! Continue reading “NG UAVP Hardware erhältlich und weitere Bestellungen”

Brushless Controller: TowerPro w25A

Viele Neuigkeiten um Weihnachten: Bei mir sind inzwischen alle Voraussetzungen eingetroffen. Zudem habe ich gehört, dass die Boards am 26C3-Kongress verfügbar sein werden :-D. Nur leider kann ich da nicht Teilnehmen. Aber direkt nach dem Kongress soll der Shop eröffnet werden, so dass ich schon bald mein Exemplar des 0.22 Boards in den Händen halten werden! Zudem wurde die Bauteilliste freigegeben (jedenfalls inoffiziell), so dass der Bestellung derer nichts mehr im Wege steht!

In der Zwischenzeit habe ich meine Brushless Controller etwas unter die Lupe genommen. Bei der Bestellung habe ich mich für günstige “China-Controller” gegenüber den teureren BC’s von Mikrokopter.de entschieden. Die TowerPro w25A ESC (Electric Speed Controll) habe ich bei HobbyKing gekauft, und sollten mit ein paar Modifikationen ohne weiteres zur Zusammenarbeit mit dem NG UAVP bewegt werden. Zudem sollen sie Leistungsfähiger sein als die BC’s von Mikrokopter.de. Continue reading “Brushless Controller: TowerPro w25A”

Ein Glossar und mehrere Bestellungen

Aller Anfang ist schwer. Das gilt auch in der Quadrokopter Community. Ich habe mich am Anfang ziemlich schwer getan mit all den Begriffen und Abkürzungen wie MK, BC, FC oder SB. Vieles findet man irgendwo in der Doku, für Einsteiger ist es jedoch recht verwirrend, da man gar nicht weiss wonach man suchen soll… 🙂 Deshalb habe ich mir ein Glossar geschrieben! Um auf dem laufenden zu bleiben bin ich auch häufig (naja, vieleicht nicht ganz so häufig wie ich mir das wünsche :-)) im IRC-Channel des NG UAVP-Projekts. Viele der Entwickler sind dort anzutreffen und diskutieren über Neuigkeiten und Probleme. So bleibe ich am Puls des Projekts und erfahre die Neuigkeiten am schnellsten. Continue reading “Ein Glossar und mehrere Bestellungen”