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

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

Der Countdown läuft

Juni 15, 2012 in Allgemein

Unsere neuen Motoren am neuen Gestell!

Wir würden gerne schreiben, dass wir unseren ersten “Meilenstein” erreicht haben, also dass unser Quadrocopter bereits die Welt von oben betrachten durfte, doch leider sieht derzeit alles danach aus, dass es Sonntag erst soweit sein wird. Heute haben wir jedoch alle Grundsteine dafür gelegt:

Unser Demon-Tag heute startete anders als all die anderen Demon-Treffen: Wir unternahmen einen Ausflug zum Baumarkt! Dort angekommen (und das war bei diesem Wetter nicht leicht), haben wir uns ein neues Aluvierkantprofil mit den Maßen 10mm x 10mm x 1m (Höhe x Breite x Länge) gekauft. Da wir bereits da waren, haben wir auch gleich ein kurzes Abflussrohr mitgenommen, welches in je vier dünne Scheiben geschnitten, als Füße für unseren Quadrocopter dienen soll (an dieser Stelle vielen Dank für die Anregungen von euch!). Dann ging es schnell ab zu Kasse und wieder auf dem Weg zum Projektraum. Doch bevor wir gänzlich zurück gefahren sind, gab es natürlich noch ein wohlverdientes Mittagessen bei einem Sandwich-Restaurant (mit dem sprechenden Baguette).

Endlich zurück haben wir uns direkt an die Aufgaben für den Tag gesetzt. Während Lennart das neue Gestell zurechtgesägt hat, kümmerten Simon und meine Wenigkeit sich um die gerade eingetroffenen neuen Motoren.

Fehlt nur noch die untere CD...

Das neue Gestell wird, wie bereits erwähnt, aus einem 10mm x 10mm Aluvierkantprofil mit einer Auslegerlänge (die Gestellstäbe, die von der Mitte nach außen zu den Motoren führen) von 17cm. Unserer Idee mit der CD blieben wir im übrigen treu, jedoch befinden sich nun jeweils auf beiden Seiten zwei CDs (erst zwei CDs auf einer Seite bieten die nötige Stabilität, jedoch auch Flexibilität). Auch anders als zuvor, haben wir dieses mal die Ausleger nicht an die CDs verschraubt, sondern mit Starkkleber verklebt, da Schrauben die CDs splittern lassen und instabil machen.

Verschrauben der Motoren

Die Motoren wurden ebenfalls heute an die Ausleger befestigt. Dafür haben wir jeweils auf der Unterseite der Ausleger zwei große Löcher gebohrt, wo die Schrauben komplett durchpassen und auf der Oberseite zwei Löcher an denen die Motoren mit Schrauben an den Auslegern festgeschraubt wurden (mit 3mm Schrauben). Diese Schrauben haben wir relativ festgezogen bekommen, um sie einerseits so zu lassen, jedoch auch um zu sehen, ob die Motoren in irgendeiner Weise wackeln. Das Ergebnis: Sie sitzen bombenfest und sicher auf den Auslegern!

Wie schon erwähnt, haben Simon und ich uns um die Mikrocontroller->Regler->Motor-Geschichte gekümmert, wobei wir ein PPM Signal vom Mikrocontroller an die Regler schicken, die dann aus diesem Signal Drehstrom erzeugen und die Motoren betreiben. Bevor wir jedoch jegliches an den Motoren gebastelt haben, nahmen wir uns unsere Regler zur Hand und haben erst einmal einen netten Startsound programmiert.

Die GF2210 Motoren

Er heißt: End of the World! und bedeutet: Sobald unser Demon sich über die Welt erheben wird, ist es aus. Doch zurück zu den Motoren: Schnell das Programm auf den Mikrocontroller geschrieben, alle Kabel angeschlossen und einen ersten Test gestartet (wir waren gewagt und haben direkt die 8×4,5 Zoll Propeller aufgesetzt gehabt). Unser erster Test war erstaunlich und zugleich hat er uns eines klar gemacht: Die Propellerhalter muss man sehr fest an der Motorenwelle anziehen. Wieso? Beim unserem ersten Test haben wir erst 4,5% der maximalen Signalfrequenz ausgegeben und bereits dort ist der eigentlich schon festsitzende Propellerhalter mitsamt dem Propeller allein, ohne die Motoren, fortgeflogen.

Anlegen und Maße nehmen

Nach diesem erschütternden Ergebnis haben wir beim zweiten Test darauf geachtet, dass wir die Propellerhalter mit aller Kraft an der Welle festgezogen haben und einen erneuten Test gestartet. Ergebnis dieses mal: Die Motoren haben Auftrieb, soviel Auftrieb, dass es für Simon schwer war, die Motoren mit der Zange festzuhalten (wobei man bemerken muss, dass es mit einer Zange auch wesentlich schwerer geht!). Doch auch das Indiz, dass und die Hälfte der Materialien vom Tisch gefegt sind, lassen hoffen, dass wir mit diesen Motoren unser Quadrocopter abheben lassen können, da sie bereits jetzt einige Auftriebskraft erzeugen und wir nicht einmal ein Zehntel der maximalen Leistung getestet haben (wir schätzen, dass unser Rohgestell mit den nötigsten Materialien, wie Controller, Regler und Akku bereits bei 30% der maximalen Leistung abheben wird).

Ebenfalls ein Video vom sauberen Testlauf:

Nachdem wir zufrieden waren mit unseren neuen Motoren, haben wir noch unseren Akku und die untere CD mit Klettband versehen (auch hier vielen Dank für die Anregung), sodass wir den Akku während des Fluges gut am Gestell befestigt haben, jedoch auch nach dem Flug wieder leicht abnehmen und aufladen können.

Als letztes Ziel haben wir das Gestell vervollständigt, indem wir die CDs mit den Auslegern verklebt haben. Dazu haben wir zu Millimeterpapier gegriffen und die Ausleger (welche genau 10mm breit sind) genau auf dem Millimeterpapier in genauen 90° Winkeln ausgerichtet, mit Kleber beschmutzt und die CD auf den Auslegern mit viel Druck aufgepresst und somit ein vollständiges Gestell erhalten.

Das fertige Gestell!

Wie man bereits sieht, sind die einfachen Vorraussetzungen zum Flug geschaffen, sodass wir am Sonntag (unserem ersten außerplanmäßigen Treffen, da wir es nicht erwarten können!) nur noch die Stromleitungen von den Reglern verbinden müssen, diese an den Mikrocontroller anschließen müssen und abheben können, wobei dies zu Anfang wohl ein sehr wackeliges und absturzbehaftetes Fliegen sein wird, da wir noch keine Beschleinungsensoren und auch kein Gyroskop einsetzen (wobei diese demnächst in Bestellung sind).

Ebenfalls möchten wir uns an dieser Stelle noch einmal für die großzügige Spende von unserem Sponsor den Freunden und Förderern des Gymnasium an der Willmsstraße und unserem netten Spender BulletByte (Eric R.) bedanken! Ein großes Dankeschön!

Wir melden uns am Sonntag zurück und werden hoffentlich an jedem Tag gute Nachrichten verkünden können!

Wie immer könnt ihr alle Bilder vom heutigen Tag hier anschauen: Gestellbau und Motortest

Soviel vom Tage,
Das Demon-Team!

~ Christian

Demon wird erleuchtet!

Juni 8, 2012 in Allgemein

Da mittlerweile der Freitag ein neues Synonym hat, also Demon-Tag, müssen wir nicht weiter erwähnen, dass heute wieder ein Treffen stattfand. Doch dieses mal gab es wahrlich eine Erleuchtung!

Während wir unser Mittagessen eingenommen haben, diskutierten wir, wie wir weiter verfahren werden, nun, da wir nur noch drei funktionierende Motoren besitzen und wir kaum Motorenersatz finden, der auch zu unseren Regler passt (die Motoren sollten weniger Ampere benötigten, als die Regler zur Verfügung stellen können, da ansonsten die Lebensdauer des Reglers sehr kurz sein wird). Dabei sind wir uns einig geworden, dass wir auf jeden Fall, neben neuen Motoren, auch neue Regler gebrauchen werden. Daher haben wir uns umgeschaut und uns für e-max GF2210 Motoren entschieden, welche mit 1200KV und einem Schub zwischen 600-800g daherkommen. Die e-max GF2210 Motoren sind kein unbeschriebenes Blatt, denn die Vorgänger dieser Motoren, die CF2822 sind sehr weit verbreitet und durchaus bekannt. Auch über den Preis lässt sich wenig diskutieren, da wir vier Motoren bereits für 47,60€ bekommen, was durchaus ein guter Preis ist (im Verhältnis zur angebotenen und benötigten Leistung).

Da die e-max GF2210 jedoch einen Dauerstrom von mindestens 10A benötigen und einen Spitzenstrom von 15A besitzen, lassen diese Motoren die Last für unsere Turnigy Plush 12A Regler übersteigen. Deshalb haben wir uns nach neuen Reglern umgeschaut und sind auf die Hobbywind Skywalker 20A gestoßen, welche mit 500Hz schnell genug sind, einen guten Strompuffer zu unseren Motoren haben (von 20A – 15A = 5 Ampere) und sich von der Einstellung her genau wie unsere Turnigy Plush Regler verhalten (sie sind genau gleich programmierbar). Auch hier haben wir nach dem Preis geschaut und würden vier Regler für 43,10€ bekommen.

Bei den Rotorblättern werden wir vorerst unseren 8×4,5 (erste Zahl ist die Gesamtlänge in Zoll, die zweite Zahl ist die Steigung in Zoll) Rotorblättern treu bleiben und schauen, ob sie mit den Motoren genügend Schub erreichen können, wobei wir in dieser Sache recht optimistisch sind, da bereits zwei andere Quadrocopter-Bauten mit der gleichen Konstellation erfolgreich abgehoben und geflogen sind.

Damit unser Gestell den neuen Anforderungen gerecht wird, haben wir es weiter optimiert und sind derzeit noch in den Umbauarbeiten, wobei diese lediglich aus einer Materialschmälung und Längenvergrößerung bestehen. Dabei haben wir den vier Stangen mittig eine Kurvenform verpasst, entfernen die Schrauben, in dem wir die Stangen mit starken Kleber an die CD befestigen und setzen am Ende jeder Stange noch eine 3cm x 3cm Carbonplatte auf, für die Befestigung der Motoren. Den Konstruktionsplan unseres Gestells findet ihr hier: Gestell-Zeichnung

Der Akku ist voll aufgeladen!

Doch neben Diskussionen wurde heute auch fleißig gewerkelt. Neben dem Beginn der Umbauarbeiten am Gestell, haben wir auch die LED-Beleuchtung nun fertiggestellt und das dazugehörige Programm erstellt (wobei das Programm weit aus schneller gemacht war, als die LEDs ohne dritte Hand zu verlöten).

Da mittlerweile auch unser 1200mAh Akku aus gewöhnlichen Lithium-Polymer-Zellen (mit drei Zellen) angekommen ist, inklusive Aufladegerät und Ladestandwarner, konnten wir auch diesen bereits an die Schaltung anbringen und diese vom Akku aus betreiben.

Als nächstes Ziel steht, neben dem Gestell, die Beschaffung der neuen Motoren und Regler an, wobei wir uns bei neuen Erkenntnissen in dem Bereich sofort melden werden.

Alle Bilder vom Tag, findet ihr hier: Beleuchtung 1

Bis dahin,
Das Demon-Team!

Alle Kraft den Motoren!

Mai 11, 2012 in Allgemein

Alles bereit zum Test!

Heute ist Freitag. Das ist weithin bekannt und nichts besonders, doch heute ist noch viel mehr! Denn Freitag ist Demon-Tag! Und so gab es auch heute wieder einiges zutun.

Unser traditionelles Mittagessen schnell verputzt, haben wir uns heute vorrangig mit unseren Brushless-Motoren beschäftigt und versucht diese zur Drehung zu bewegen. Brushless-Motoren haben den Vorteil, dass sie bei gleichem Leistungsbedarf mehr Leistung als Bürsten(Brush)-Motoren erreichen. Angetrieben werden sie, indem Magneten in dem Motor mit Drehstrom angetrieben werden. Der Drehstrom wird vom Regler, welcher vor den Motor geschaltet werden muss erzeugt, bei uns sind das die Turnigy Plush 12A (entgegen den zuvor erwähnten Turnigy Plush 10A, da diese nicht verfügbar waren).

Noch schnell alles nachmessen und los!

Nun haben wir heute einige Zeit darauf verwendet uns mit der Ansteuerung und den Eigenheiten der Regler vertraut zu machen und unseren Mikrocontroller so zu programmieren, dass er den Motor korrekt kalibriert, da der Regler das Maximum des PWM Signals und dessen Minimum kennen muss, um die Geschwindigkeit des Drehstroms entsprechend regeln zu können. Als dies geschafft war, war die Freude groß, denn der Testmotor drehte freudig seine Runden, welches wir euch hier im Video gerne zeigen wollen. Im Video wird der Motor immer wieder vom Mikrocontroller beschleunigt und leicht abgebremst, daher kommen die unregelmäßigen Geschwindigkeiten.

Als nächster Schritt ist vorgesehen die Motoren am Gestell anzubringen und ebenfalls die Rotorblätter an die Motoren zu montieren, sodass wir hoffen beim nächsten Treffen unseren Prototyp abheben lassen zu können. Für die Montage der Motoren sehen wir einfache Schraublöcher oberhalb des Gestells vor, welches wir dementsprechend heute auch schon präpariert haben. Ebenfalls ist zu erwähnen, dass wir unser Gestell deutlich leichter machen werden, indem wir von der Höhe aus gesehen die Hälfte des Gestells entfernen werden, sodass wir hoffen auf ein möglichst geringes Gewicht zu kommen.

Gut zu erkennen: Die Schrauben am Motor.

Für die Montage der Rotorblätter haben wir uns einfache Winkel überlegt, welche je bei einer Schraube an der Oberseite der Motoren befestigt werden und an deren ebene Oberfläche dann die Rotorblätter montiert werden.

Wie man bereits merkt, versuchen wir alles so einfach wie nur möglich zu gestalten, sodass alle Leser und Verfolger des Projekts jederzeit unsere Schritte und den gesamten Quadrocopter nachvollziehen können.

Hinweis: Das nächste Demon-Treffen findet erst wieder in zwei Wochen, also am 25. Mai 2012 statt, da wir über das verlängerte Christi Himmelfahrt Wochenende leider nicht alle anwesend sind. Bis dahin werden wir jedoch auch zu Hause fleißig weiter probieren und testen.

Alle Bilder vom Tag findet ihr wie immer in der Galerie: Motoren 1

Bis dahin,
Das Demon-Team!

~ Christian

Neue Ideen, neue Konzepte, neue Hoffnung: Die Zweite

April 21, 2012 in Allgemein

Ein langer Diskussionstag geht zu Ende und einige Entscheidungen wurden getroffen, welche das jetzige Vorangehen betreffen.

In der Sache der Motoren haben wir uns nun für Brushlessmotoren entschieden, welche bei gleiche Größe wesentlich mehr Leistung haben und den Anforderungen einen autonomen Quadrocopters definitiv gerecht werden können. Bereits in der Bestellung sind folgende vier M1818 Motoren mit 3500KV ((Umdrehungen/Minute)/Volt).

Da Brushlessmotoren jedoch mit Drehstrom betrieben werden und zur Ansteuerung daher Reglerschaltungen verwendet werden, haben wir uns hier für einen bekannten Brushlessmotor-Regler entschieden, dem Turnigy Plush 10A. Leider ist es derzeit nicht möglich an diesen Regler für einen angemessenen Preis zu kommen, sodass sich dessen Bestellung noch um eine oder zwei Wochen verschieben wird. Jedoch bieten die Regler noch einen Vorteil. Denn durch sie entfällt die H-Brückenschaltung und die Stromversorgung für den Mikrocontroller, da dies bereits in dem Regler integriert ist, sodass wir die vier Motoren direkt über den Regler mit dem Mikrocontroller ansteuern können.

Daher werden wir nächsten Freitag zunächst wieder mit unseren Bürstenmotoren Johnson 10750 experimentieren, wobei hier das vorrangige Ziel ist, ein passendes Gestell zusammenzustellen. Hier wird jeweils ein Alu-Gestell gegen ein Holz-Gestell antreten (nach Möglichkeit mit Balsa-Holz).

Für erste Kameraaufnahmen werden wir vorerst auf eine Mikrocontroller-angesteuerte Kamera verzichten und stattdessen auf die günstigen und robusten 808-Kameras setzen in der Ausführung #3, welche uns eine Aufnahme auf MicroSD ermöglicht und dabei nur 9 Gramm wiegt.

Soweit vom Tage,
Das Demon-Team!

~ Christian

Demon im Anflug! oder doch nicht?

April 20, 2012 in Allgemein

Heute war ein spannender Tag. So wird oft ein Blogeintrag angefangen, jedoch darf man dies heute wörtlich nehmen, denn wir haben unsere ersten Tests mit dem Quadrocopter abgeschlossen und dabei einige interessante Erfahrungen gesammelt. Dabei lief alles auch nicht unbedingt so, wie wir es uns gedacht haben, jedoch sind wir mit positiven Ergebnissen aus diesem Tag gegangen, doch nun alles der Reihe nach.

Lass es dir schmecken, Christian!

Nachdem wir alle unser Mittagessen gegessen hatten, haben wir unsere Materialien ausgepackt und ausgebreitet. Danach haben wir uns zunächst alle noch einmal die Motoren mit ihren Rotorblättern angeschaut und nach einigem Probieren festgestellt, dass die Rotorblätter eindeutig zu lang waren und den Motor unnötig ausgebremst haben. Also haben wir sie von 16cm Länge (vom Motor bis zur Rotorkante) auf 10cm gekürzt, was unseren bisherigen Planungen von 5-6cm entgegen spricht. Doch der Hauptgrund dafür ist, dass die Rotorblätter erst nach circa 4cm ihre volle Breite erreicht haben und sie daher mit 5-6cm kaum für genügend Auftrieb sorgen könnten.

Lennart (l.) und Simon (r.) bei der Arbeit. Nach und nach alle Motoren ans Gestell!

Nachdem wir die Rotorblätter an den Motoren befestigt hatten, haben wir angefangen den ersten Prototyp von Demon zu bauen. Also schnell das Gestell aus dem Rucksack geholt und die Motoren provisorisch mit Kabelbindern an den vier Enden des Gestells befestigt. Nun fehlten nur noch Drähte, denn ohne solche, würden sich die Rotoren nur durch ein laues Lüftchen bewegen. Für den ersten Aufbau haben wir bei der Verdrahtung uns vorerst für eine Wickel- und Drehverbindung entschieden, da wir ungern die Motoren schon mit Lötzinn beflecken wollten.

Mehr Power!

Was die Stromversorgung angeht, waren wir uns sicher, dass für die ersten Tests eine 9V Blockbatterie nicht genügend Leistung erbringt. Daher haben wir auf ein gewöhnliches 9V Netzteil zurückgegriffen und den ersten Test mit großer Spannung gestartet. Doch zu unserer Ernüchterung drehten sich die Rotoren recht langsam und das Ziel, dass Demon jemals abhebt, rückte in weiter ferne. Vor lauter Ernüchterung wollten wir daher das Netzteil wieder abnehmen, bis wir bemerkten, dass auf dem Netzteil ein maximaler Strom von 500mA ausgegeben werden kann und schnell war klar, dass hier das Problem lag. Also mussten wir zu einer anderen Stromversorgung greifen, wobei unser Physik-Lehrer uns ein regelbares Labornetzteil zur Verfügung gestellt hat, welches wesentlich mehr Strom verträgt.

Voller Enthusiasmus klemmten wir also dieses Netzteil an den Quadrocopter und drehten die Leistung auf. Und tatsächlich drehten sich die Motoren sehr schnell und es kam viel Wind auf, sogar einen leichten Auftrieb war zu spüren. Leider deutet dies auch an, dass das Gestell des Quadrocopters wohl eindeutig zu schwer ist und um einiges Holz dünner geschnitzt werden muss, sodass wir das Gewicht hoffentlich um die Hälfte reduzieren können. Doch die Stärke der Motoren haben Hoffnung darauf gegeben, dass mit einem leichteren Gestell der Quadrocopter sich beim nächsten Test am nächsten Freitag sicher in die Lüfte erheben wird und die Welt aus neuen Blickwinkeln kennen lernt!

Alle Bilder von heute findet ihr auch hier: Versuchstag 1

Soviel von heutigen Tage,
Das Demon-Team!

~ Christian

Demon und das kleine italienische Städtchen Ivrea

April 2, 2012 in Allgemein

Bella italia! Nein, wir haben nicht zuviel Pizza gesessen oder italienische Filme geschaut. Stattdessen ist heute unsere Bestellung des Mikrocontrollers Atmega328p samt dem dazugehörigen Entwicklungsboard eingetroffen.

Bei dem Entwicklungsboard handelt sich um das Ardunio Uno (rev2). Das gesamte Arduino-Projekt wurde von Massimo Banzi und David Cuartielles aus Ivrea (benannt nach der früheren Grafen Arduin of Ivrea von Ivrea) auf Basis der Wiring-Projekts entwickelt, um Studenten und Menschen mit wenig Erfahrung im Bereich der Mikrocontroller einen leichteren Einstieg zu geben.

Unsere Entscheidung für das Arduinoboard war jedoch deshalb gefallen, weil man damit leichter einen Einstieg findet (, da bereits einige Mikrocontroller-Projekte realisiert wurden), sondern aufgrund des genialen Formfaktors des Boards. Denn dieser hat sich als eine Art Standard durchgesetzt, sodass einfach Peripherie auf die Pin-Header des Boards aufgesteckt werden kann, ohne den teuren Einzelteilen in der Prototypphase Schande zu bereiten, sodass sie nicht mehr zu gebrauchen sind.

Arduino Uno (rechts) im Vergleich zum Gegenkandidaten dem TI Launchpad (links)

Ebenfalls werden wir nicht die Arduino Softwareumgebung nutzen, welche auf einen C-Dialekt setzt, sondern wollen direkt im guten alten und bewährten Standard-C-GNU den avr-gcc Compiler benutzen, um den Mikrocontroller zu programmieren (welcher übrigens auch hinter dem Arduino-Dialekt arbeitet). Dies mag eine subjektive Entscheidung sein, ist jedoch nach unserer Meinung sehr viel sinnvoller, da so auch Speicherplatz gespart wird.

Das Deamon-Team

~ Christian

Let’s get ready to rumble! MSP430 vs. Atmega!

März 27, 2012 in Allgemein

Nach dem wir uns einige Zeit mit den Motoren und deren Rotorblätter beschäftigt haben, steht noch eine wesentlich wichtigere Diskussion im Raum. Sozusagen eine Diskussion um das Herzstück des Quadrocopters: Der Mikrocontroller.

Für die vielen Steueraufgaben ist es sehr wichtig, dass man einen angemessen schnellen (16 Mhz – 20Mhz) Mikrocontroller findet, welcher ebenfalls fix arbeiten kann. Genügend Speicherplatz und I/O-Pins sollte er ebenfalls besitzen.

In die nähere Auswahl sind dabei der MSP430 von Texas Instruments und der Atmega von Atmel gekommen. Beide Mikrocontroller haben ihre Vorzüge.

Der MSP430 eine Mikrocontrollerserie von Texas Instruments ist speziell für energieschonende Anwendungen entwickelt worden, sodass der Mikrocontroller ohne Probleme mit einer Batterie betrieben werden kann. In sich trägt der MSP430 eine 16-Bit RISC-CPU nach der von-Neumann-Architektur, ein wesentlicher Unterschied zum Atmega. Besonders begeistert kann man beim MSP430 vom klar und einfach aufgebautem Konzept sein. Um bestimmte besondere Peripherie zu aktivieren bedarf es bei einem MSP430 keine tausende von Einstellungen, ganz im Gegensatz zu manchen Kollegen, deren Registerbezeichnungen zusätzlich noch undurchsichtig sind. Leider ist es schwerer auf dem freien Markt an die verschiedensten Modelle des MSP430 zu kommen (besonders da solche mit größerem Speicher benötigt werden), als beim Konkurrent dem Atmega.

Der Atmega aus dem Haus von Atmel dagegen ist ein recht bekannter Mikrocontroller, zählt er sich doch zu den mit am meisten benutzten 8-Bit Mikrocontroller auf dem Hobbymarkt. Er zeichnet sich durch einen 8-Bit RISC-CPU aus und arbeitet nach der Harvard-Architektur. Ein großer Vorteil des Atmega ist, dass er in großen Speichergrößen angeboten wird sehr viel Unterstützung von allen Seiten findet (wie Developerboards, Erläuterungen, Beispiele). Ebenfalls ein großer Vorteil ist, dass der Atmega auch noch in seiten DIP-Ausgabe sehr viele I/O-Pins bietet und so genügend äußere Peripherie angeschlossen werden kann.

Bei unseren bisherigen Planungen ist die vorläufige Wahl auf den Atmega328p gefallen, da er genügend Pins und einen ausreichend großen Speicher bietet. Gegen den MSP430 mussten wir uns leider entscheiden, da es kaum möglich war, einen MSP430Gxxxx mit ausreichend viel Speicher zu finden.

Einen schönen Tag noch,
Das Demon-Team!

~Christian