Die Flugkontrolleinheit von Demon

Juni 30, 2012 in Allgemein

Schon seit zwei Wochen Funkstille? Keine Nachricht von Demon? Nur bedingt, denn wir haben uns sowohl am vorletzten Freitag, als auch am letzten Freitag getroffen und am Projekt weitergearbeitet, wobei leider nicht genügend Material aufkam. Dies hat zum Einen damit zutun, dass wir beim vorletzten Demon-Treffen unseren Quadrocopter, unsere Pläne, Ergebnisse und Ziele unserem Sponsor und weiteren Personen präsentiert haben, sodass leider nicht genügend Zeit blieb, um selber am Quadrocopter weiterzuarbeiten.

Die Drotek 10DOF-IMU im Vergleich zu einer 5-Cent-Münze

Doch gestern ging es dann, wie gewohnt, weiter. Zunächst können wir mit Freude mitteilen, dass unsere IMU (Inertial Measurement Unit) von Drotek, die Drotek 10DOF, angekommen ist. Dieses Sensorboard ist ausgestattet mit einem Gyroskop, welcher auch als Lagesensor bezeichnet werden kann und teilt entsprechend seinem Namen die aktuelle Lagen in allen drei Achsen dem Mikrocontroller mit (Verbaut als Gyroskop ist der ITG3200). Ebenfalls besitzt das 10DOF-Board noch einen Beschleunigungssensor (BMA180), einen Magnetfeldsensor (HMC5883L) und einen Luftdrucksensor (BMP085), mit dem die Höhe reguliert werden kann. Da unser Mikrocontrollerboard mit 5V arbeitet, die Sensoren jedoch mit 3.3V, ist auf der IMU noch ein LLC (Logic Level Converter) angebracht, welcher die digitalen Signale auf die entsprechenden Spannung anpasst, sodass der Mikrocontroller ohne Probleme mit dem Sensorboard arbeiten kann.

Diese IMU werden wir zusammen mit einem Arduino Mini Pro einsetzen, welcher ebenfalls, wie bisher von uns eingesetzt, einen Atmega328P enthält und bereits einen 16Mhz Quarz zusammen mit Pin-Ausführungen am Rand des Boards auf kleiner Größe besitzt, sodass wir nicht nur Platz, sondern auch Gewicht einsparen.

Das Arduino Uno-Board wird durch ein Arduino Mini Pro ersetzt werden.

Zusammen ergeben unser 433Mhz Funk-Empfänger, das Arduino Mini Pro-Board und die Drotek 10DOF IMU die Flugkontrolleinheit, welche für einen stabilen Flug und die gesamte Steuerung der Motoren verantwortlich sind. Um das Rad nicht neu erfinden zu müssen und die verschiedenen Filter nicht neu implementieren zu müssen, werden wir als Softwarebasis auf MultiWii zurückgreifen, wobei wie diese Software zum Teil stark modifizieren müssen, um unseren Gegebenheiten gerecht zu werden. Ebenfalls können wir uns durch MultiWii verstärkt auf die Programmierung des autonomen Fluges konzentrieren, welches unser Hauptziel darstellt.

Doch genug von der Theorie, denn wir haben gestern noch, neben der Anpassung von MultiWii, unserem Quadrocopter Füße verpasst, welche aus Kunststoffrohrscheiben mit einem Durchmesser von 7cm bestehen und für den Stand stabil sind, jedoch auch sehr gut federn, falls der Quadrocopter aus geringen Höhen herunterfällt.

Füße ans Gestell: Abgehakt!

Am kommenden Sonntag werden wir uns noch weiter um die Anpassung von MultiWii kümmern und hoffen, dass unser Quadrocopter dann vielleicht schon stabiler in der Flug fliegen kann.

Alle Bilder findet ihr hier: Gestellbau #3

Bis dahin,
das Demon-Team!

~ Christian

Demon in luftiger Höhe und doch nicht frei

Juni 17, 2012 in Allgemein

Der Aufbau der Regler beginnt...

Heute war, wie angekündigt, unser außerplanmäßiges Demon-Treffen und es lässt sich sagen: Es war schön. Unser Quadrocopter hat zum ersten Mal den Boden verlassen und ist in einer beinahe flugfähigen Form, doch nun alles der Reihe nach.

Unser heutiges Treffen fand nicht, wie üblich, im Projektraum statt, sondern bei einem Teammitglied und da waren zunächst die Schwierigkeiten mit der Anfahrt zu beseitigen. Doch nachdem sich alle Demon-Beteiligten schließlich eingefunden hatten, wurde sofort damit begonnen die verbleibenden Regler korrekt an die Motoren anzulöten (die Phasenkabel müssen richtig angeschlossen werden, damit die jeweils gegenüberliegenden Motoren in die gleiche Richtung laufen). Nachdem dies glücklicherweise auf Anhieb alles geklappt hat, haben wir jeden Motor noch einmal gründlich einzeln getestet, um zu sehen, ob die Motoren nicht schon bei der Auslieferung fehlerhaft waren.

Demon nimmt Form an

Doch was nützt nun ein Gestell ohne angeschlossenem Mikrocontrollerboard und fehlender Stromversorgung? Nicht viel und daher haben wir uns direkt daran gemacht, die Stromversorgungskabel der Regler zusammen zu verbinden und an an jeweils einem Kabel nach unten durch die Löcher der CDs aus dem Quadrocopter führen zu lassen. Jedoch ist diese Variante zunächst provisorisch, da wir uns bereits sehr günstig eine Platine bestellt haben, welche Stromanschlüsse eleganter zusammenführt und auch die Kurzschlussgefahr gegenüber zusammengelöteter Kabelstränge verringert. Leider müssen wir noch circa zwei Wochen auf diese Platine warten, doch unser Provisorium scheint dennoch zu funktionieren.

Als nächsten Schritt, mussten wir alle PPM-Signal-Kabel (welche die Frequenz an die Regler schicken, damit diese in der Geschwindigkeit den Drehstrom erzeugen können) an das Arduino-Board führen und dort mit den nötigen Pins verbinden. Da unsere Software zuvor nur für einen Motor ausgelegt war, mussten wir diese selbstverständlich noch aktualisieren und auf den ATMega328P (unser eingesetzter Mikrocontroller) schreiben. Schon waren wir soweit, dass wir testen konnten, ob alle Motoren auch gleichzeitig vom Programm aus angesteuert werden. Und tatsächlich liefen alle Motoren.

Frischhaltefolie, damit die Elektronik nicht verdirbt

Doch bevor wir schließlich unseren ersten Testflug starten konnten, mussten wir noch unsere Funksteuerung zum Laufen bekommen, bei der wir uns einen 2.4Ghz Sender und Empfänger (rohe Hardware) bestellt hatten. Für diese haben wir entsprechend die Software erweitert, sodass ein Mikrocontroller den Sender und unser Arduino mit dem ATMega328P den Empfänger ansteuern und die Daten empfangen konnte. Dadurch haben wir selbst eine kleine Fernbedienung bauen können, welche mit zwei Tastern die Geschwindigkeit jeweils hoch und runter schalten kann.

Der derzeitige Quadrocopter

Da wir derzeit noch alles provisorisch zusammengebaut hatten, lagen eine Menge Kabel und Platinen auf dem Quadrocopter, welche wir schlicht und einfach mit Frischhaltefolie überdeckt und komprimiert haben, damit kein Kabel unseren Rotorblättern zu Nahe kommen kann. Dann konnte der Testflug beginnen. Hierbei müssen wir sagen, dass uns bewusst war, dass der Quadrocopter sehr instabil fliegen wird und auch nicht durch die Decke fliegen soll. Daher haben wir ihn heute mit untergehaltener Hand geführt und mit Bindfäden am Boden befestigt. Trotzdem konnte man gut erkennen, dass der Quadrcopter definitiv flugfähig ist, da er sich selber in der Luft mit gespannten Fäden halten konnte.

Ein Video davon:

Für den weiteren Verlauf ist vorgesehen, dass wir uns als IMU (Inertial Measurement Unit) ein Drotek 10DOF-Board kaufen werden und dieses an ein Arduino Pro Mini anschließen werden. Daran angeschlossen wird der Empfänger und dann dient dieses Konstrukt als erweiterbares Hauptsystem des Quadrocopters.

Wie immer gibt es alle Bilder hier: Erstflug

Soweit vom außerplanmäßigen Tag,
Das Demon-Team!

~ Christian

Demon meldet sich zurück!

Juni 1, 2012 in Allgemein

Schneller LED-Test Aufbau für die Signalbeleuchtung

Wie ihr sicherlich bereits bemerkt habt, haben wir seit drei Wochen keinen Eintrag mehr verfasst. Die ersten zwei Wochen waren der angekündigten Christi Himmelfahrt-Pause zu verschulden, während die letzte Woche einem ganz anderen Vorfall angehört: Die Zerstörung einer unserer Motoren.

Aus diesem Vorfall, welcher sich beim Experimentieren ereignet hat, haben nun nicht mehr genügend Motoren für unseren Quadrocopter (wir hatten nur vier, da der Händler nur eine solche Stückzahl auf Lager hatte) und suchen daher derzeit nach neuen Motoren, welche jedoch wieder eine neue Investition bedeuten. Da wir jedoch langsam an finanzielle Grenzen stoßen, suchen wir nach Sponsoren für unser Projekt, mit denen wir unser Projekt direkt fortführen können. Sollten wir jedoch keine Sponsoren finden, müssen wir leider noch etwas mehr Zeit in Anspruch nehmen, bis wir die passenden Motoren bestellen können.

Währenddessen ruhen wir natürlich nicht und kümmern uns derweil schon um spätere Spitzfindigkeiten, damit wir die Zeit bis zu den neuen Motoren nicht verschwenden. So haben wir uns letzte Woche und auch heute wieder besonders über eine weitere Optimierung des Gestells und der Anbringung der Signal-LEDs diskutiert, geplant und auch schon daran gebastelt. Ebenfalls haben wir uns derweil der mit der Programmierung der Funkempfänger und Funksender beschäftigt, welche während des Fluges Daten vom Quadrocopter zum Boden senden (Telemetriedaten, wie z.B. Temperaturen der Motoren, vom Mikrocontroller eingestellte Rotorgeschwindigkeit und weiteres).

Wir hoffen, dass wir sehr bald neue Motoren finden, selbstverständlich melden wir uns nächste Woche Freitag mit neuen Ergebnissen wieder.

Bis dahin,
Das Demon-Team!

~ Christian

Danket Maxwell und Hertz! und anderer Kram

März 31, 2012 in Allgemein

Während wir geduldig auf unsere Rotorblätter aus dem Heimatland des Sushis warten, gibt es derweil andere Neuigkeiten.

Zum einen haben wir uns wir die lange Prototypphase und auch noch darüber hinaus für eine Funkverbindung zwischen unserem Quadrocopter und dem Boden entschieden, sodass wir während des Fluges Live-Daten bekommen, welche unser armer Mikrocontroller am Boden in mühseliger Handarbeit analysieren oder weiterleiten muss. Der Receiver und Transmitter funkt dabei mit 433Mhz, welches eine typische Frequenz zwischen zwei Funkprodukten ist und daher hoffen wir, dass es zu keiner Störung kommen wird (falls ein Auto durch unser Modul aufgeschlossen wird, ist dies natürlich ein ungewollter Nebeneffekt!).

Desweiteren diskutieren wir derzeit fleißig über spätere mögliche Zusätze, wie zum Beispiel einer Kamera, wobei in dieser Hinsicht noch keine Entscheidung gefallen ist, da zum Einen das Auswerten der Bilder viel Speicherplatz und Rechenzeit in Anspruch nimmt und zum Anderen auch die Ansteuerung bestimmter Kameramodule zum Teufelswerk (Wortspiel!) werden dürfte.

Doch nicht nur unsichere Ergebnisse haben wir zu bieten. Denn mit einer sehr großen Wahrscheinlichkeit wird der Quadrocopter ein SD-Kartenmodul bekommen, um nicht alle Daten direkt zum Boden schicken zu müssen, sondern auch eine eigene Dateiverwaltung anlegen kann auf die der Quadrocopter immer wieder direkten Zugriff hat. Ebenfalls wird dadurch eine leichtere Konfiguration möglich, falls bestimmte Optionen abgeändert werden (z.B. die Flugbahn), ohne dass der Controller neu programmiert werden muss.

Soweit erstmal das Update,

Das Demon-Team!

~Christian