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 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

Bisherige Zusammenfassung

März 26, 2012 in Allgemein

Wir haben uns im Vorfeld lange über verschiedene Faktoren des Prototyps unterhalten und haben auch Entscheidungen getroffen.

Als vorläufiges Gerüst haben wir uns dabei für ein Holzrahmen entschieden, welcher in Kreuzform aus zwei Hölzern mit einer Kerbe in der Mitte geleimt und verschraubt werden soll. Die Länge jedes Holzstücks soll circa 30cm betragen.

Über die vorläufige Wahl der Motoren haben wir uns ebenfalls lange die Köpfe zerbrochen, nun sind aber die Johnson 10750 in der Bestellung. Diese liefern uns im Leerlauf 25.212 U/min und unter Last satte 12.606 U/min. Dies sollte nach unseren Berechnungen (Dank an unseren Physik-Lehrer) für das geschätzte Gewicht und unter Normalbedingungen für den Auftrieb des Quadrocopters ausreichen.

Für die elektronische Steuerung fiel die Wahl der Mikrocontroller ebenfalls vorläufig auf den Atmel ATmega328p, da dieser genügend Platz für das Steuerprogramm bietet, zugleich aber dank der RISC-Architektur und 16Mhz die Berechnungen schnell erledigen kann. Ebenfalls bietet er mit seinen 23 I/O-Pins genügend Anschlüsse für die Motorsteuerung und für die Sensoren.

In Bezug auf die Motorsteuerung war natürlich klar, dass der Mikrocontroller die Motoren nicht direkt ansteuern kann, da dieser weitaus nicht den benötigten Strom und auch nicht die Spannung bietet, damit die Motoren auf volle Drehzahl gebracht werden können (eher würde der Controller sich zum Braten eines Steaks eignen). Daher wird eine klassische Motorsteuerung verwendet, die H-Brücke. Derzeit wird noch diskutiert, ob dafür eine Schaltung aus 16 MOSFET-Tranistoren gebaut werden soll, oder der IC L283D verwendet werden soll, welcher jeweils zwei H-Brücken in sich trägt.

Als Sensoren werden vorläufig zur Messung der Luft ein Temperatursensor und ein Luftdrucksensor verwendet werden, damit der Quadrocopter dem launischen Wetter entgegenwirken kann. Als zusätzlicher Stabilisator soll ein Gyroskop dienen, welcher die aktuelle Lage des Quadrocopter an den Mikrocontroller weiterleitet und dieser die Motoren entsprechend steuern kann.

Um das ganze Gerät auch mit der nötigen Spannung Spannung versorgen zu können, soll entweder ein 9V Akku-Pack eingesetzt werden oder 6x AA-Mignon 1,5V in Reihe. Selbstverständlich muss stetig für eine neue Stromzufuhr gesorgt werden, da alleine die Motoren 4,2A brauchen werden.

Zur Gestaltung ist derzeit geplant, dass das Gerüst eine Kreuzform bekommt. An jedem Ende wird mit Kabelbindern ein Motor befestigt. Die Stromkabel zur Mitte des Gestells, wo sich die elektronische Schaltung befindet, werden direkt am Balken, oberhalb oder unterhalb verlaufen. Die Stromversorgung wird sich ebenfalls in der Mitte der Konstruktion, jedoch auf der unteren Seite befinden. Dadurch können wird wenigstens eine ungefähre Symmetrie bieten.

Das sind bisher die Planungen zum Prototyp, bis dann,

Das Demon-Team!

~ Christian