ArduCopter AMP2

Mein neues Projekt:

 

QV3RQUAD

Ich habe mir ein Frame rausgesucht was meiner meinung nach genug Platz bietet und auch stabiel genug ist um alle Komponenten auf zunehmen

 

AMP2

  • Digitaler Kompass von Honeywell HMC5883L-TR-Chip angetrieben.
  • Optional On-Board-GPS, Mediatek MT3329-Modul.
  •  6 DoF Accelerometer / Gyro MPU-6000.
  • Luftdrucksensor MS561101BA03 .
  • Atmel ATMEGA2560 und ATMEGA32U-2-Chips zum Direkten USB anschluss

 

Als zusätzliche Sensoren:

Optical Flow Sensor

  • ADNS-3080 optical sensor.
  • High speed motion detection.
  • Up to 6400 fps update rate.
  • 30×30 pixel resolution.
  • Includes an 8mm lens which can be replaced, depending on the use requirements
  • Standard M12 x 0.5 lens mount

 

 

MB1200 XL-MaxSonar-EZ0 High Performance Ultraschall-Entfernungsmesser

  • 0,5 watt
  • echtzeit berechnung der Back
  • Rauschunterdrückung

 

 

 

3DR GPS uBlox LEA-6

  • 5 Hz Update-Rate
  • 25 x 25 x 4 mm Keramik-Patch-Antenne
  • LNA und SAW-Filter
  • Rechargeable 3V Lithiumbatterie
  • Niedriger Geräuschpegel 3,3 Regulator
  • I2C EEPROM für Konfigurationsdaten Speicher
  • Power und fixieren LEDs
  • Ardupilot Mega kompatibel 6-pin JST-Stecker
  • Exposed RX, TX, 5V und GND-Pad
  • 38 x 38 x 8,5 mm Gesamtgröße 16,8 Gramm

BR-APMPWR-2

  • Max input voltage: 18V
  • Max current sensing: 90A
  • Voltage and current measurement configured for 5V ADC
  • Switching regulator outputs 5.3V and 2.25A max
  • 6-pos DF13 cable plugs directly to APM 2.5's 'PM' connector
     

 

Verkabelung des APM2

Der Ardupilot Mega 2 muß natürlich mit dem RC-Empfänger und den Motoren verbunden werden. Die Kabel des Empfängers werden vorne eingesteckt, die der Motoren an der hinteren Seite. Die Belegung der Pins ist folgende (von oben gesehen, rechts beginnend):

  1. Aileron
  2. Elevator
  3. Throttle
  4. Rudder
  5. Aux 1
  6. Aux 2
  7. Aux 3
  8. Aux 4 (Mode Switch)

Dies entspricht also der Standard Belegung.

Anschließen der Motoren

Die Motoren werden an der unteren Seite des Boards eingesteckt. Ganz rechts kommt Motor 1, dann Motor 2 usw. . Zu Beachten ist die Reihenfolge der Motoren, welche man anhand der folgenden Grafik sehen oder im Wiki nachlesen kann.

FRAMES_QUADBei der Verkabelung der Motoren sollte man keinen Fehler machen, da der Jungfernflug ansonsten mit Sicherheit ein paar Propellern das Leben kosten wird. Daher sollte man besser mehrmals überprüfen, ob man die Motoren auch in richtiger Reihenfolge eingesteckt hat.
Die Drehrichtung der Propeller ist natürlich wie bei jedem andere Quad. Vorne rechts dreht gegen den Uhrzeigersinn, vorne links im Uhrzeigersinn, hinten links gegen den Uhrzeigersinn und hinten rechts wieder im Uhrzeigersinn.

Wenn man das APM2 nicht über eine eigene Stromversorgung laufen lassen möchte, muß man auch beachten, dass von den Stellern auch Strom auf das Board fließt. Ich hatte auf meinem Quad zuvor die Flightcontrol Naza von DJI mit unabhängiger Stromversorgung, weshalb ich an allen Stellern das rote Kabel entfernt hatte. Dies musste ich nun wieder neu löten, damit eine Stromversorgung des APM2 garantiert ist.

 

Heute mache ich mich an die Konfiguration des APM2 und werde an dieser Stelle über meinen Maiden berichten. Ich hoffe, das Wetter spielt mit :-)

 

Flugmodi des Arducopters

Acro Mode

Der Acre Mode beim Arducopter ist – wie der Name schon sagt – der manuelle Flugmodus, in welchem der Copter sich nicht von selbst stabilisiert, also für fortgeschrittene Nutzer und nichts für Anfänger. Wer sehr geübt im Flug ist und mit seinem Copter Stunts ausführen möchte, der ist mit dem Acro Mode gut beraten.

Stable Mode

Im Stable Modus stabilisiert sich der Copter stets von selbst. Das bedeutet, dass er nach jeder Stickeingabe versuchen wird, sich wieder in der Horizontalen auszurichten. Dieser Modus ist für Anfänger und vor allem für FPV-Flieger geeignet. Voreingestellt ist ein Winkel von + und – 45 Grad. Giert man den Copter, wird er die entsprechende Richtung beibehalten, sobald man den Stick loslässt.

Alt Hold

Im Altitude Hold Modus versucht der Copter die Höhe zu halten. Hierbei kann die Höhe während des Fluges im Alt Mode mit dem Throttle Stick variiert werden, indem man ihn in Bezug zum Nullpunkt hoch- oder runterschiebt. Der Nullpunkt wird zum Zeitpunkt des Aktivierend des Alt Hold Modus festgelegt.
Schaltet man den Alt Hold Modus während des Fluges ein, so wird die gegenwärtige Position des Throttles sozusagen zur 0 Position, von der ausgehend man höher oder tiefer fliegen kann. Daher ist zu beachten, dass man beim Aktivieren des Alt Hold Modus weder steigt noch sinkt, sondern eine konstante Höhe hält.
Verlässt man den Alt Hold Modus während des Fluges, so sollte man auch darauf achten, dass die Position des Throttle Sticks bei ca. 50% liegt, da der Copter ansonsten rapide steigen oder sinken könnte.
Desweiteren kann man im Alt Hold Modus weder landen noch die Motoren abstellen – hierfür muss man erst in einen anderen Modus, am Besten in den Staple Mode umschalten.

Video vom Altitude Hold Mode

Hier ein kurzes Video eines ersten Tests im Alt Hold Modus. Der Barometer funktioniert wie man sehen kann ganz gut. Allerdings habe ich das Gefühl, dass der Barometer der Naza Flighcontrol von DJI ein wenig besser ist. Dem APM 2 zu Gute halten muß man aber, dass an dem Tag der Videoaufnahme ein sehr starker Wind ging, was die Funktionsweise des Barometers durchaus negativ beeinträchtigen kann.

Simple Mode

Der so genannte Simple Mode wird bei vielen anderen Flight Controls als “Care Free” bezeichnet. In diesem Modus wird der integrierte Kompass genutzt, um die Flugrichtung des Copters aus der Sicht des Piloten sozusagen zu fixieren. Konkret bedeutet das, dass in diesem Modus vorne immer vorne aus der Pilotensicht ist. Giert um z.B. 45 Grad nach rechts und drückt Nick nach Vorne, so wird der Copter nicht nach rechts fliegen, sondern aus der Pilotensicht weiterhin nach vorne. Daher sollte sich der Pilot keinesfalls selbst drehen. Dieser Modus ist evtl. für komplette Multicopteranfänger interessant, aber für Leute mit Flugerfahrung könnte dieser Modus in einem Disaster enden.

Auto Mode

Der Auto Mode ist einer der interessantesten des Arducopters. Hierbei fliegt der Copter im Autopilot Modus, was bedeutet, dass er einen vorher im Mission Planer definierten Flug ausführt. Hierbei kann er Wegpunkte abfliegen, starten, ein Foto auslösen oder eine beliebige Aktion zum Ereignis X ausführen. Der Autopilot Modus kann sowohl am Boden als auch in der Luft gestartet werden.
Sollte man vom Boden aus in den Auto Modus wechseln, so wird dieser erst beginnen, wenn man den Copter armed und den Throttle nach vorne bewegt. Dies ist eine Sicherheitsvorkehrung, damit der Copter nicht automatisch startet, falls man am Boden aus Versehen den Schalter mit dem Auto Modus betätigt.
Beim Autopiloten sollte man beachten, dass der Copter nachdem er alle Wegpunkte abgeflogen hat nicht automatisch zum Ausgangspunkt (Home) zurückkehrt. Er wird beim letzten Wegpunkt in den Loiter Modus gehen. Will man, dass der Copter nach Hause kommt, sollte man als letztes Kommando Return to Launch (RTL) programmieren.
Zudem kann man im Automodus nicht manuell landen. Um selbst eine Landung vornehmen zu können, muss man den Automodus abschalten und in den Stabilize Modus schalten.

RTL Mode

RTL steht für Return to Launch. In diesem Modus kehrt der Copter zu seinem Ausgangspunkt zurück. Dieser wird festgelegt, indem man den Copter armed, sobald dieser über GPS Fix verfügt. Also den Copter erst armen, wenn das blaue LED in der Mitte des APM2 Boards nicht mehr blinkt, sondern konstant leuchtet. Die Höhe, in welcher der Copter zum Ausgangspunkt zurückkehrt kann man im Mission Planer einstellen. Stellt man RTL altitude im Mission Planer auf 0, wird der Copter auf der Höhe zurückkehren, auf welcher er sich zum Zeitpunkt des Aktivieren des RTL Modus befindet. Erreicht der Arducopter seinen Ausgangspunkt, wird er über diesem im Loiter Modus (GPS Hold + Alt Hold) hovern.
Achtung: nach 20 Sekunden im Loiter Modus wird der Copter eine automatische Landung initiieren. Um dies zu verhindern und eine manuelle Landung auszuführen, muss man in den Stabilize Modus umschalten.
Immer daran denken, dass der Ausgangspunkt beim armen des Copters neu gesetzt wird. Steckt man also einen neuen Akku an und armed nachdem das Board einen GPS-Fix hat, ist der Ausgangspunkt neu gesetzt. Startet man den Copter ohne GPS-Fix, so kann es sein, dass dieser während des Fluges einen Fix erzielt und sich die Ausgangsposition somit irgendwo auf der Flugstrecke befindet. Also unbedingt auf das blaue LED achten!

Guided Mode

Der Guided Mode funktioniert im Prinzip wie der RTL Mode mit dem Unterschied, dass der Ausgangspunkt festgelegt wird, indem man auf einen Punkt auf der Karte klickt. Dieser Modus ist vor allem für alle interessant, die ihr Notebook auf dem Flugfeld dabei haben. Erreicht der Copter seinen Ausgangspunkt, wird er über diesem hovern bis er ein neues Kommando erhält.

Position Hold Mode

Der Position Hold Modus ist im Prinzip dasselbe wie Loiter Mode (vgl. weiter unten). Mit dem Unterschied, dass der Throttle, also die Höhe, manuell steuerbar ist.

Loiter Modus

Im Loiter Mode wird der Copter versuchen, die gegenwärtige Position zu halten. Man kann den Copter weiterhin steuern, wobei nach einer Bewegung der Punkt, an dem man die Sticks loslässt zur neuen Loiter Position wird. Die Höhe kann ähnlich wie im Alt-Hold Modus variiert werden. Die Throttlestellung zum Zeitpunkt des Einschaltend des Loiter Modus wird sozusagen der Nullpunkt. Bewegt man den Throttle oberhalb dieses Nullpunktes, wird der Copter steigen, bewegt man den Throttle unterhalb, wird er sinken. Zu beachten ist daher, dass man den Loiter Mode erst einschaltet, wenn der Copter die Höhe hält. Ansonsten könnte beim zurückschalten in z.B. den Stabilize Modus der Copter stark steigen oder sinken.
Im Loiter Mode kann man nicht landen oder den Copter disarmen, hierzu muss man in z.B. den Stabilize Modus schalten.

Video vom Loiter Mode

Der Loiter Mode beim Arducopter ist so etwas wie GPS Position Hold mit Altitude Hold. Der Copter versucht über die GPS Daten und den Barometer seine Position zu behalten. Zum Zeitpunkt des Videos war sehr starker Wind, weshalb mein Quadrocopter in etwa maximal vier Meter Abweichung hatte, was durchaus tolerabel ist. Ich bin mal gespannt, wie genau der Loiter Mode bei Windstille funktioniert.

Circle Mode

Im Circle Modus umkreist der Copter einen bestimmten Punkt, wobei Yak immer auf das Zentrum des Kreises zeigt. Das Zentrum des Orbits wird der Punkt, an dem sich der Arducopter zum Zeitpunkt des Aktivierend des Circle Mode befindet. Im Circle Mode kann man nicht manuell landen oder die Motoren ausschalten.

Follow Me Mode

Der Follow me Modus könnte im Deutschen als “Gassi geh” Modus bezeichnet werden. Aktiviert man diesen Modus, wird der Copter einem folgen. Hierzu sind allerdings folgende Komponenten notwendig:
Arducopter mit Telemetrie
Ein Notebook
GPS USB dingle oder Bluetooth GPS
Um der Position des Piloten zu folgen, setzt der Copter ständig neue Wegpunke.

Video des Maiden Flights mit meinem APM2

Noch eine etwas wacklige Angelegenheit, da ich mit Standardwerten geflogen bin. Während das Video hochgeladen wurde, habe ich weitere Einstellungen vorgenommen, was zu einem ruhigeren Flugverhalten führte. Vor allem Gieren war mit den Standartwerten fast nich möglich. Daher habe ich die Yaw P-Werte erhöht und gleichzeitig die Yaw Stabilisierung verringert.

Konfiguration/Flugeinstellungen des Arducopters

Da ich einen selbstgebauten Quadrocopter mit dem APM2 benutze, ist es verständlicherweise notwendig, dass ich die Werte selbst einstellen muss. Dabei muss man sich an die idealen Einstellungen Stück für Stück herantasten und viel experimentieren. Diesen Vorgang werde ich hier ausführlicher dokumentieren.

Auto Level

Als erstes ist es notwendig, dem Board beizubringen, in welcher Position der Quad in der Horizontalen steht. Hierzu kann man im Mission Planer in der Konfiguration auf Level klicken, oder man hält den Throttle Stick an der Funke für 10 Sekunden nach links unten bis man Rückmeldung durch die LEDs (ABC) erhält. Dabei sollte man beachten, dass der Multicopter auf ebenen Boden steht.

Auto Trim

Sollte der Copter in der Luft in eine Richtung abdriften, auf keinen Fall die Trim Funktion des Senders benutzen. Hierfür gibt es eine extra Möglichkeit beim Ardupilot, welche sich Auto-Trim nennt. In diesem Modus kann man in der Luft hovern und den Quad mit dem Stick exakt gerade halten. Der Auto-Trim Modus merkt sich sozusagen diese Position und wird beim nächsten Flug diese Werte entsprechend übernehmen. Um den Auto-Trim Modus zu aktivieren, gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Man legt diesen Modus im Mission Planner auf Channel 7 (AUTO_TRIM) auf einen Schalter am Sender und kann diesen so auch während des Fluges aktivieren
  • Man hält den Throttlestick beim arming Prozess des Copters für ca. 20 Sekunden nach rechts unten

Der Auto-Trim Modus läuft laut Wiki für ca. 45 Sekunden, aber ich habe den Eindruck, dass die Zeitspanne etwas kürzer ist. Zu beachten ist, dass der Auto-Trim Modus nur bei absoluter Windstille initiiert werden sollte, da man ansonsten ein nicht valides Ergebnis erhält. Ist man mit dem Levelling des Copters zufrieden, landet man und disarmed den Copter, wodurch die Einstellung gespeichert wird. Der Auto-Trim Modus ist eine wirklich feine Sache, allerdings sollte man dazu fähig sein, den Copter für mind. 15 Sekunden auf Augenhöhe hovern zu lassen.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.