Meilenstein 1: Er fliegt!

August 30, 2012 in Allgemein, Videos

Unser derzeitiger Quadrocopter

Seit dem letzten Eintrag und dem Umbau ist nun schon ein Monat vergangen. Ein Monat voller Tests und Fehlerkorrekturen. Und jener Monat hat sich für uns ausgezahlt: Er fliegt.

Am Quadrocopter selber haben wir lediglich für den Empfänger noch weitere Buchsen hinzugefügt und die selbstgewinkelten Stiftleisten, haben wir noch durch vorgewinkelte Stiftleisten ersetzt. Das Ersetzen dieser Stiftleisten hat einen Elektronikfehler beseitigt, an dem wir sehr lange nach dem Umbau gesucht und gearbeitet haben, doch leider sind die schlimmsten meist auch die einfachsten Fehler, welche man einfach übersieht (hier geht nochmal ein Dank an Herr Heinrich Fischer).

Nach Beseitigung des Elektronikfehlers flog der Quadrocopter jedoch leider noch immer nicht. Statt abzuheben kippte er zur Seite weg. Dies war das nächste große Problem, da wir bereits alles mehrfach getestet hatten, ob auch alles korrekt angeschlossen und eingestellt ist. Der Fehler war am Ende eine falsche Gyroskoporientierung. Zwar hatten wir das Gyroskop zuvor eigentlich korrekt ausgerichtet, jedoch eine falsche Auffassung noch “Links” und “Rechts” gehabt, da diese nicht von vorne aus betrachtet, sondern von der Hinterseite aus betrachtet werden. Nachdem dieser Fehler (mit Hilfe von Dennis Hinzpeter und rcgroups-User TS00) aufgedeckt worden ist, wurde der Gyroskop noch einmal auf einer ebenen Fläche kalibriert. Damit war Christian’s langer Kampf mit der Elektronik/Software zunächst beendet.

Nachdem ebenfalls der Akku noch einmal komplett geladen worden und der 30. August 2012 angebrochen war, begann die erfolgreiche Testreihe. Doch Worte vermögen nicht zu sagen, was bewegte Bilder besser zeigen können:

Selbstverständlich sind dies erste Flugversuche mit dem Quadrcopter, welche rein auf dem Gyroskop basieren, da der Beschleunigungssensor nun erst in weiteren Flügen in der Luft eingestellt werden muss, bevor er aktiviert werden kann. Ebenfalls müssen wir noch selber lernen, den Quadrocopter sauber steuern zu können, da auch dies schwerer ist, als es sich anhören mag.

Wenn diese Phase abgeschlossen ist und wir den Quadrocopter mit der Fernsteuerung stabil in der Luft halten können, beginnt die Phase 2: In dieser werden wir ein Transceiver und ein weiteres Steuerboard (möglicherweise mit einem weiteren Atmega oder einem ARM Cortex-M3) auf dem Copter platziert werden, welche sich um die Kommunikation mit der Transceiver (Sender und Empfänger) am Computer auf dem Boden kümmert. Daraufhin schreiben wir ein Routenprogramm, mit dem man zunächst dem Copter eine Route am PC mitteilen kann, welche er ohne Beachtung von Hindernissen abfliegen wird. Die Arbeiten an diesem Programm haben bereits begonnen.

Die Phase 3 wird schlussendlich jene sein, dass Ultraschallsensoren am Quadrocopter angebracht werden, welche möglichst dann Hindernisse erkennen und ausweichen soll. Ebenfalls wird das Routenprogramm wohl um verschiedene autonome Modi erweitert werden (wie zum Beispiel zufälliger Flug).

Doch nun bricht zunächst die Phase 2 an und wird viel Arbeit erfordern.

Hier geht der Dank noch einmal an weitere Foren-Communities, welche unser Projekt verfolgen und uns stets nette Hilfestellung geben.

Ein sehr großer Dank geht natürlich noch an den Förderverein “Freunde und Förderer des Gymnasium an der Willmsstraße e.V.”, welcher unser Projekt überhaupt erst ermöglicht hat!

Dies war’s vom aufregenden Tag,
Das Demon-Team!

~ Christian

UPDATE:

Mittlerweile haben wir auch ein kleines Video von den ersten Flugversuchen aus der Perspektive der Onboard-Kamera zusammengestellt:

Euer Demon-Team!

~ Christian

Carbon, LED-Streifen, Schrauben und eine neue Hauptplatine: Ein neues Gesamtbild

August 4, 2012 in Allgemein, Bilder

Mit diesen Skizzen begann der Umbau

Nach den letzten Tests der Projektwoche und der Erkenntnis, dass die Sensorwirkrichtungen falsch eingestellt waren, wurde diskutiert, dass nun auch ein neues sauberes Gestell her muss. Gesagt, getan. Nach einiger Diskussion über die zu verwendenden Materialien stand fest, dass das neue Gestell zwei Carbon-Centerplates bekommen soll und die vielen freien Kabel und insbesondere die vielen Kabelbinder dem Ende angehören sollen.

Zunächst jedoch musste das alte Gestell auseinandergebaut werden. Dies war innerhalb eines Nachmittags voller destruktiver Gewalt auch schnell erledigt und schon am nächsten Tag konnte das frisch gelieferte unidirektionale Carbon bearbeitet werden. Mit der nötigen Schutzkleidung und genauen Maßen wurden die Carbon-Stücke zurechtgesägt und gebohrt. Leider mussten wir am Ende feststellen, dass wir während des Bohrens anscheinend die Löscher doch nicht korrekt so gebohrt haben, wie wir es zunächst aufgezeichnet hatten. Daher musste neues Carbon bestellt werden und mit etwas Hilfe klappte der zweite Versuch zwei Centerplates passend zu sägen und zu bohren.

Höchste Sicherheitsmaßnahmen!

Während der nächsten zwei Tage hat Christian das Gestell dann zusammengebaut und die dafür Platine entworfen und gebaut. Doch alles im Einzelnen.
Bevor die zwei Carbon-Platten, welche eine Maße von 10cm x 10cm x 1mm besitzen mit jedem Ausleger dreifach verschraubt wurden, wurden noch Löcher in die obere der beiden Platten im Abstand von circa 5cm im Quadrat bebohrt, wo danach über Distanzbolzen zunächst die Stromverteilerplatine und darüber die neue Hauptplatine befestigt wurde. Dies sorgt für ein leichtes Zusammenbauen und Auseinandernehmen der Platinen und so kann man auch noch im Nachhinein an den Platinen arbeiten und gegebenenfalls etwas reparieren.

Alles handverdrahtet

Die neue Hauptplatine selber beinhaltet die komplette Flugkontrolleinheit, wobei die einzelnen Board nun nicht mehr durch wilde Kabel verbunden sind, sondern alle Drähte geordnet und der Lochrasterplatine verlaufen: Eine echte handverdrahtete Platine. Dies sorgt dafür, dass es nicht mehr zu kalten Lötstellen kommt und vor allem der Platz- und Gewichtsverbrauch drastisch reduziert wurde. Um die Regler nun mit der Platine zu verbinden, wurden an jedem Rand Stiftleisten angebracht, an dem die gekürzten Regler-Kabel nun einfach angesteckt werden können. Doch auch der Empfänger der Fernbedienung kann nun über Buchsenleisten einfach auf die Platine gesteckt werden. Dies alles ermöglicht einen einfach Auf- und Abbau des Quadrocopters. Zusätzlich befindet sich auf der Platine noch eine rote Status-LED, welcher in verschiedenen Blinkmustern Auskunft über die derzeitige Situation im Programm gibt.

Der neue Copter (hier noch ohne Füße)

Der Akku ist weiterhin mit Klettverschluß auf der unteren Carbonplatte befestigt, sowie die Füße ebenfalls noch aus Kunstoffrohrscheiben bestehen, welche jedoch nun fest angeschraubt wurden und nun auch nicht mehr mit Kabelbinder befestigt sind. Lediglich die Regler werden noch von kleinen Kabelbindern auf den Auslegern gehalten, da dies für die kleinen Platinen im Schrumpfschlauch die denkbar beste Methode darstellt, ohne diese dauerhaft mit den Auslegern verbinden zu müssen.

Welch’ eine Lichtparade

Die letzte Neuerung und die wohl augenscheinlichste sind die neuen zehn Centimeter langen und selbstklebenden LED-SMD-Streifen, welche nun an die Seiten der Ausleger befestigt sind. Angeschlossen sind diese direkt über die Stromverteilerplatine am Akku, wo sie mit der anstatt verlangten 12V mit 11.1V versorgt werden und trotzdem noch für eine sehr starke Helligkeit sorgen. Ebenfalls gibt wieder der einzig grüne Streifen von den ansonsten roten LED-Streifen den vorderen Ausleger zur Orientierung an.

Soweit vom neuen Quadrocopter, demnächst finden weitere Testflüge und weitere mögliche Fehlerbehebungen statt.

Alle Bilder vom Umbau und noch mehr Bilder vom neuen Gestell findet ihr hier: Neues Gesamtbild #1

Bis bald,
Das Demon-Team!

~ Christian