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0/120 von 12 in dieser Werkstatt erledigt: Bau, Tests, Quiz und Parcours
FliegenSchließ zuerst den Bau und die Sicherheitstests ab, oder flieg den Werksaufbau.
Teile
…
Akku
abgesteckt
Fehler
keiner
Landwirtschaftlicher Sprüh-Hexakopter auf der Werkbank
Die Abbildung wird geladen …
Zieh, um sie zu drehen, und klick ein Teil an, um es auszuwählen. Drück Escape, um zur Seite zurückzukommen.
Warten auf die Abbildung …
Das Protokoll füllt sich, während du einsteckst, testest und fliegst.
Entwerfen
Wähl Akku, Motoren und Propeller. Jede Zahl unten wird aus dem eigenen Modell dieses Fluggeräts neu berechnet.
Für diesen Aufbau berechnet
Abfluggewicht
33.265 g
Schub : Gewicht
2,0 : 1
Gas im Schwebeflug
72 %
Maximalstrom
458 A
Schwebezeit
12,7 min
Flugzeit (sportlich)
10,1 min
Prüfungen
Die Teile passen zusammen: 2,0:1 mit 10 L an Bord, genug Reserve, um voll beladen gegen eine Böe anzukommen. Das Schwebegas des Rechners ist für diese großen, langsamen Propeller pessimistisch: Hobbywing hat bei dieser Last 57 % gemessen, und ArduCopter lernt seinen eigenen Schwebewert (MOT_THST_HOVER). Während sich der Tank leert, wird die Drohne 10 kg leichter, und das Schwebegas sinkt.
WarnungSchweben braucht 72 % Gas: zu wenig Reserve, um herauszusteigen oder eine Böe auszugleichen.
Kosten
Kategorie
Teile
Kosten
Elektrik
9
$4.050
Mechanik
5
$1.180
Summe (ca.)
14
$5.230
Bauen
Bau die Teile der Reihe nach ein. Die Abbildung weist ein Teil zurück, das noch nicht dran kann, und sagt dir, warum.
Teile 0/15
1.Den Rahmen ausklappen und verriegelnnicht verbaut
2.Die sechs Motoren montierennicht verbaut
3.Die ESC-Gondeln einsetzennicht verbaut
4.Die Armkabel verlegennicht verbaut
5.Die Stromverteilung einsetzennicht verbaut
6.Den Cube Orange+ montierennicht verbaut
7.Den Funk einsetzennicht verbaut
8.Das Radar einsetzennicht verbaut
9.Die Haube aufsetzennicht verbaut
10.Die RTK-Masten anbringennicht verbaut
11.Den Tank aufhängennicht verbaut
12.Die Pumpe einsetzennicht verbaut
13.Den Sprühbalken anbringennicht verbaut
14.Den Akku einsetzennicht verbaut
15.Die Propeller montieren (zuletzt)nicht verbaut
Bau einen echten Fehler ein
Bau ein Teil absichtlich falsch herum ein und sieh, welcher Test oder Flug es bemerkt.
Ausgewähltes Teil
Nichts ausgewählt. Klick ein Teil in der Abbildung, einen Verkabelungsblock oder einen Namen in der Liste an.
Teile im Karton
Verkabelung
Jede Verbindung am Fluggerät. Wähl eine aus, um beide Enden in der Abbildung zu markieren, oder öffne den von Hand getuschten Verkabelungsplan.
Strom
Motorphasen
Daten / Signal
Strom:→AS150U anti-spark · 12S 44.4 V
Der Antifunken-Stecker AS150U des Akkus in das Kabel des Stromverteilers. Sein Vorladewiderstand füllt die ESC-Kondensatoren, bevor die Hauptkontakte sich berühren, also zieht der Stecker bei 50 V keinen Lichtbogen, der die Kontakte anfrisst.
Strom:→PDU pads · a 12 AWG pair down each arm
Ein rot-schwarzes Paar mit 12 AWG pro Arm, an die Pads des Stromverteilers gelötet: etwa 13 A pro Arm im Schwebeflug, 80 A in der Spitze.
Motorphasen:→3-phase × 6, inside each X8 pod
Die drei Phasendrähte bleiben in jeder X8-Gondel. Ein Motor, der falsch herum dreht, wird durch Vertauschen von zwei davon behoben oder durch die Einheit mit der anderen Drehrichtung: Der Autopilot kann einen PWM-ESC nicht umkehren.
Strom:→POWER1 · power brick · V/I sense
Die X8-ESCs haben kein BEC, also bringt ein Power Brick den 12S-Bus auf saubere 5 V für den Cube herunter und meldet Spannung und Strom des Akkus an POWER1 (BATT_MONITOR 4).
Strom:→12S bus to the pump driver
Der Pumpentreiber nimmt seinen Strom direkt vom 12S-Bus, über eine eigene Sicherung.
Daten / Signal:→MAIN 1-6 · PWM 1050-1950 µs
MAIN 1 bis 6 tragen ein PWM-Signal pro Motor (SERVO1 bis 6 auf Motor1 bis 6 gesetzt). MOT_PWM_MIN 1050 und MOT_PWM_MAX 1950 passen zum Bereich des X8.
Daten / Signal:→AUX 1 · SprayerPump PWM
AUX 1 (SERVO9) ist SprayerPump: Die Pulsbreite sagt dem Treiber, wie schnell die Pumpe laufen soll.
Der Telemetriefunk an TELEM1 (SERIAL1, MAVLink2) trägt die Befehle der Bodenstation und die RTK-Korrekturen; das SBUS des RC-Empfängers geht in RCIN.
Daten / Signal:→GPS1 + GPS2 · two F9P, moving baseline
GPS1, die vordere Antenne und Basis der Moving Baseline, am Port GPS1 (SERIAL3); GPS2, der Rover, an GPS2 (SERIAL4). Die Basis schickt ihre Korrekturen an den Rover, der daraus die Flugrichtung berechnet.
Daten / Signal:→TELEM2 · US-D1 serial, 115200
Das Radar an TELEM2 (SERIAL2 Protokoll 9, Rangefinder, 115200 Baud) meldet viele Male pro Sekunde die Höhe über dem Bestand.
Sicherheitstests
Echte Builds durchlaufen diese Prüfungen vor dem ersten Flug. Führ sie der Reihe nach durch: Die Abbildung achtet darauf, was jede einzelne braucht.
Tests 0/6
1.
Smoke-Stopper-Test
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Ein Smoke-Stopper (eine Sicherung oder eine strombegrenzende Lampe im Akkukabel) kommt beim allerersten Einschalten zwischen Akku und Fluggerät. Ist etwas kurzgeschlossen, leuchtet die Lampe, statt dass der ESC durchbrennt.
2.
Motortest (ohne Propeller)
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Propeller ab, Akku dran: Lass im Reiter Motors jeden Motor einzeln drehen und vergleich seine Richtung mit dem Rahmendiagramm. Ein falscher wird im ESC-Konfigurator umgekehrt, nie nach Gefühl.
3.
Kalibrierung des Beschleunigungssensors
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Stell das Fluggerät auf eine ebene Fläche und kalibrier den Beschleunigungssensor, damit die selbstnivellierenden Modi wissen, wo unten ist.
4.
Pumpentest (disarmt)
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Fahr das Servo über seinen ganzen Weg und prüf die Mitte, die Endpunkte und die Richtung.
5.
RTK-Fix und GPS-Gierwinkel
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Warte auf genug Satelliten und einen guten Positions-Fix, bevor du in einem GPS-Modus armst.
6.
Pre-Arm-Prüfungen
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Lies die Pre-Arm-Meldungen: Jede Prüfung muss bestanden sein, bevor der Autopilot dich armen lässt.
Konsole: MAVProxy
Eine funktionierende Nachbildung der Kommandozeile von ArduPilot Copter für dieses Fluggerät: echte Einstellungsnamen, echte Grenzen und echte Fehlermeldungen.
Connect tcp:127.0.0.1:5760 source_system=255
Pfeil hoch und runter holen frühere Befehle zurück.
Konfigurationsschnipsel
Rahmen, Motorausgänge und Strom nach dem Bau
In ArduCopter 4.7.2 setzt du Parameter, und MAVProxy speichert jedes param set sofort. Rahmen Hexa X, die sechs Motoren nach Motornummer an MAIN 1 bis 6. Der integrierte ESC des X8 nimmt einfaches PWM zwischen 1050 und 1950 µs, also bleibt MOT_PWM_TYPE auf Normal. Der Harmonic Notch folgt dem Gas und liegt auf der Blattfolgefrequenz: Zwei Blätter mit etwa 2400 U/min brummen mit 80 Hz. MOT_HOVER_LEARN 2 lässt ihn sein eigenes Schwebegas lernen, das sinkt, während sich der Tank leert.
# ArduCopter 4.7.2 on a Cube Orange+: hexa X, six Hobbywing X8 units on MAIN 1-6, power brick on POWER1param set FRAME_CLASS2# Hexaparam set FRAME_TYPE1# X: M1 right, M2 left, M3 front left, M4 rear right, M5 front right, M6 rear leftparam set SERVO1_FUNCTION33# MAIN 1: Motor1param set SERVO2_FUNCTION34# MAIN 2: Motor2param set SERVO3_FUNCTION35# MAIN 3: Motor3param set SERVO4_FUNCTION36# MAIN 4: Motor4param set SERVO5_FUNCTION37# MAIN 5: Motor5param set SERVO6_FUNCTION38# MAIN 6: Motor6param set MOT_PWM_TYPE0# Normal PWM: the X8 takes 1100-1940 us, no DShot, no throttle calibrationparam set MOT_PWM_MIN1050# Hobbywing's numbers for open-source autopilotsparam set MOT_PWM_MAX1950param set MOT_SPIN_ARM0.08# armed idle: 30-inch props turn slowly and hit hardparam set MOT_HOVER_LEARN2# learn the hover throttle and save it in MOT_THST_HOVERparam set INS_HNTCH_ENABLE1# harmonic notch; refresh the parameters to see the restparam set INS_HNTCH_MODE1# follow the throttle: PWM ESCs report no rpmparam set INS_HNTCH_FREQ80# Hz: about 2400 rpm x 2 blades at hoverparam set BATT_MONITOR4# analog voltage and current from the power brickparam set BATT_CAPACITY22000# mAhparam set AHRS_ORIENTATION0# Cube arrow to the nose; 4 = Yaw180 if it points back# FRAME_CLASS, the SERVOn_FUNCTIONs, INS_HNTCH_ENABLE and AHRS_ORIENTATION take effect after a reboot
Funk, Radar und RTK nach dem Bau
Der 900-MHz-Funk an TELEM1 trägt MAVLink und die RTK-Korrekturen, und das Radar spricht mit TELEM2. GPS1_TYPE 17 und GPS2_TYPE 18 machen die beiden F9P zu einem Paar mit Moving Baseline: Der Rover misst, wo er relativ zur Basis sitzt, und diese Linie ist die Flugrichtung. Die Antennenpositionen sind in Metern vom Schwerpunkt angegeben, mit y nach rechts. Mit EK3_SRC1_YAW 2 bleibt der Kompass außen vor, weit weg von Stahlschuppen und 450 A Stromkabeln.
# The 900 MHz radio on TELEM1, the radar on TELEM2, the two F9P receivers on GPS1 and GPS2param set SERIAL1_PROTOCOL2# MAVLink2: telemetry out, RTK corrections inparam set SERIAL1_BAUD57# 57600param set SERIAL2_PROTOCOL9# Rangefinderparam set SERIAL2_BAUD115# 115200 for the US-D1param set RNGFND1_TYPE11# USD1_Serial: the Ainstein US-D1 radarparam set RNGFND1_ORIENT25# looking downparam set RNGFND1_MIN0.5# m: the radar reads nothing closer (was RNGFND1_MIN_CM)param set RNGFND1_MAX45# mparam set SERIAL3_PROTOCOL5# GPS1param set SERIAL4_PROTOCOL5# GPS2param set GPS1_TYPE17# u-blox moving-baseline base: the front antennaparam set GPS2_TYPE18# u-blox moving-baseline rover: the rear antennaparam set GPS_AUTO_CONFIG1# the Cube configures both F9Psparam set GPS_AUTO_SWITCH1# use the better one; never 2 (blend) with a moving baselineparam set GPS1_POS_X0.17# m forward of the centre of gravityparam set GPS1_POS_Y-0.15# m: ArduPilot's y points right, so masts on the left are negativeparam set GPS2_POS_X-0.17param set GPS2_POS_Y-0.15param set EK3_SRC1_YAW2# heading from the two antennas, not a compassparam set COMPASS_USE0# steel sheds and a 450 A bus: leave the compass outparam set GPS_INJECT_TO127# RTK corrections to both receivers
Der Sprayer nach dem Bau
Der Sprayer von ArduPilot lässt die Pumpe proportional zur Geschwindigkeit über Grund laufen: SPRAY_PUMP_RATE 10 bedeutet 10 % pro m/s, also 40 % bei 4 m/s und 70 % bei 7 m/s, und die Dosis pro Quadratmeter bleibt gleich. Unter SPRAY_SPEED_MIN (1 m/s, noch in cm/s angegeben) hält er an, also bildet sich im Schwebeflug nie eine Pfütze. Der Schalter auf Kanal 7 erlaubt das Sprühen; disarmt nach oben gelegt, startet er den Pumpentest.
# The sprayer: enable it, refresh the parameters (the others stay hidden until it is on), then set it upparam set SPRAY_ENABLE1param set SERVO9_FUNCTION22# AUX 1: SprayerPumpparam set SPRAY_PUMP_RATE10# % of full pump per m/s of ground speed: 40 % at 4 m/sparam set SPRAY_PUMP_MIN0# %: nothing when it stopsparam set SPRAY_SPEED_MIN100# cm/s: no spray below 1 m/s (still centimetres in 4.7)param set RC7_OPTION15# channel 7 switch: Sprayer Enable; high while disarmed = pump testparam set SERVO9_MIN1000# the pump driver's PWM range, from its manualparam set SERVO9_MAX2000
Failsafes, Geofence und Pre-Arm-Prüfungen nach dem Bau
Funk verloren oder die Bodenstation 5 s lang still: RTL. Die Schwelle für niedrigen Akkustand ist 3,5 V pro Zelle oder 30 % übrig, dann RTL; bei kritischen 3,4 V pro Zelle landet sie an Ort und Stelle. Der Geofence hält sie unter 30 m und innerhalb von 300 m um den Startpunkt. 4.7 benennt die Arming-Prüfungen andersherum: ARMING_SKIPCHK listet die Prüfungen, die übersprungen werden, und 0 überspringt keine.
# Radio lost, ground station lost, battery low and critical, a fence round the farm, every pre-arm checkparam set FS_THR_ENABLE1# RC lost: RTLparam set FS_GCS_ENABLE1# no ground-station heartbeat for 5 s: RTLparam set BATT_LOW_VOLT42# 3.5 V per cell x 12 under loadparam set BATT_LOW_MAH6600# or 30 % of the 22000 mAh leftparam set BATT_FS_LOW_ACT2# low: RTL (FS_BATT_ENABLE no longer exists)param set BATT_CRT_VOLT40.8# 3.4 V per cellparam set BATT_FS_CRT_ACT1# critical: land where it isparam set BATT_ARM_VOLT48# 4.0 V per cell: take off only on a fresh packparam set FENCE_ENABLE1param set FENCE_TYPE7# max altitude + circle + polygon (the field edge)param set FENCE_ALT_MAX30# mparam set FENCE_RADIUS300# m round homeparam set ARMING_SKIPCHK0# skip no pre-arm check (4.7; was ARMING_CHECK 1)
Stabilize für Stabilize
Der Cube richtet die Drohne waagerecht aus, wenn die Knüppel in der Mitte stehen, aber das Gas ist die Leistung der Motoren: Nichts hält die Höhe oder die Position. Bei einer 33-kg-Drohne mit schwappendem Wasser darin ist das der Modus für den Fall, dass GPS oder Radar ausgefallen sind. ATC_ANGLE_MAX 25 begrenzt die Neigung in jedem Modus.
# Stabilize: self-levelling, the throttle stick is the motors. The last resort if the GPS or the radar goesparam set ATC_ANGLE_MAX25# max lean in every mode, degrees: 33 kg of water and drone swings hardmodeSTABILIZE
AltHold für AltHold
Der Gasknüppel verlangt Steigen oder Sinken, bis PILOT_SPD_UP 2,5 m/s, und in der Mitte hält er die Höhe. Mit SURFTRAK_MODE 1 und dem Radar ist das die Höhe über dem Bestand statt über dem Startpunkt, also steigt und sinkt sie mit dem Boden. Nichts hält die Position: Der Wind schiebt sie weg.
# AltHold: the throttle stick asks for a climb rate; over crop the radar holds the height above itparam set PILOT_SPD_UP2.5# m/s at full stick (was PILOT_SPEED_UP 250)param set SURFTRAK_MODE1# surface tracking: follow the ground the radar seesmodeALT_HOLD
Loiter für Loiter
Hält Höhe, Position und Flugrichtung bei Knüppeln in der Mitte, mit RTK auf wenige Zentimeter genau. Voller Knüppel fliegt mit LOIT_SPEED_MS 8 m/s, und LOIT_ACC_MAX_M 3 hält Anfahren und Anhalten sanft, damit das Wasser im Tank die Drohne nicht hin und her schaukelt.
# Loiter: RTK holds the position to a few centimetres, GPS yaw holds the headingparam set LOIT_SPEED_MS8# m/s at full stick (was LOIT_SPEED 800)param set LOIT_ACC_MAX_M3# m/s/s: gentle with a full tank sloshing (was LOIT_ACC_MAX 300)modeLOITER
Rückkehr zum Startpunkt für RTL
Steigt auf RTL_ALT_M 12 m, über die 10 m hohen Bäume und die 9 m hohe Stromleitung, fliegt mit 6 m/s nach Hause und landet. Der Sprayer gehört nicht zum Modus: Die Sprayer-Bibliothek von ArduPilot lässt die Pumpe über einen Moduswechsel hinweg erlaubt, also beendet eine Mission jede Reihe mit DO_SPRAYER 0, und ein Pilot schaltet den Sprayer-Schalter aus, bevor er übernimmt. Sonst besprüht sie auf dem Heimweg den Hof.
# Return to launch: climb to 12 m over the trees and the power line, fly home, land# The pump does NOT stop on a mode change: DO_SPRAYER 0 ends every row, or flip the sprayer switch offparam set RTL_ALT_M12# m (was RTL_ALT 1200)param set RTL_SPEED_MS6# m/s home (was RTL_SPEED 600)param set RTL_ALT_FINAL_M0# 0 = land at homeparam set LAND_SPD_MS0.5# m/s for the last metresmodeRTL
AUTO: die Sprühmission für AUTO-Sprühen
Die Mission wird als Vermessungsraster geplant: Reihen im Abstand einer Arbeitsbreite (4 m), an den Enden verbunden. Jede Reihe beginnt mit DO_SPRAYER 1 und endet mit DO_SPRAYER 0, also läuft die Pumpe nur über dem Bestand. WP_RFND_USE 1 und Wegpunkte im Terrain-Frame halten sie per Radar 2,5 m über dem Bestand. Kommt sie vom Nachfüllen zurück, lässt DO_SET_RESUME_REPEAT_DIST sie etwas vor der Stelle, an der sie aufgehört hat, wieder in die Reihe einsteigen, also wird kein Streifen ausgelassen. AUTO kann nicht armen: Arme in Loiter und schalte dann um.
# The spray mission from a survey grid: six 36 m rows 4 m apart, 2.5 m above the crop# 1 NAV_TAKEOFF 5 m 2 DO_SET_RESUME_REPEAT_DIST 2 m# 3 DO_CHANGE_SPEED 6 m/s 4 NAV_WAYPOINT row 1 start (Terrain frame, 2.5 m)# 5 DO_SPRAYER 1 6 DO_CHANGE_SPEED 4 m/s# 7 NAV_WAYPOINT row 1 end 8 DO_SPRAYER 0 then the same for rows 2-6# NAV_WAYPOINT home 5 m at 6 m/s, NAV_LANDparam set WP_SPD4# m/s along the rows (was WPNAV_SPEED 400)param set WP_RADIUS_M1# m: how close counts as reached (was WPNAV_RADIUS 100)param set WP_RFND_USE1# missions follow the radar height (was WPNAV_RFND_USE)param set MIS_RESTART0# back in AUTO after a refill, it resumes instead of starting overmodeLOITERarm throttle # AUTO cannot arm by itselfmodeAUTO
Teste dich selbst · Die Stromverteilung einsetzen
Teste dich selbst · Die RTK-Masten anbringen
Teste dich selbst · Den Sprühbalken anbringen
Teste dich selbst
Sprühdrohne im Überblick
Eine landwirtschaftliche Sprühdrohne hat eine einzige Aufgabe: eine abgemessene Menge Flüssigkeit auf jeden Quadratmeter eines Felds zu bringen und nirgendwo sonst hin. Diese hier trägt 10 L. Sechs 30-Zoll-Propeller an 900-mm-Armen heben beim Start 33 kg, und ein Cube Orange+ lässt ArduCopter laufen, das die Reihen eines Vermessungsrasters in AUTO abfliegt. Zwei RTK-Empfänger bestimmen ihre Position auf etwa 2 cm genau und nehmen die Flugrichtung aus der Linie zwischen ihren Antennen, also liegen die Reihen genau eine Arbeitsbreite auseinander, und kein Stahlschuppen kann einen Kompass stören. Ein Radar unter der Nase hält sie 2,5 m über dem Bestand, während der Boden steigt und fällt. Der Sprayer von ArduPilot lässt die Pumpe proportional zur Geschwindigkeit über Grund laufen, also bleibt die Dosis gleich, wenn sie für eine Kurve langsamer wird, und die Mission schaltet ihn am Anfang jeder Reihe ein und am Ende aus. Mit sechs Motoren kann der Mixer sie auf fünf lange genug waagerecht halten, um zu landen, wenn genug Schub übrig ist. Wähl die Teile, bau sie, führ die Werkbanktests durch (darunter einen Pumpentest) und flieg dann die Reihen von Hand oder lass AUTO das Feld besprühen.
Übungsaufgabe
Flieg das Feld zuerst in Loiter: Steig auf 5 m, sink am Westende der ersten Reihe auf 2,5 m, flieg sie mit etwa 4 m/s nach Osten, rück am Ende 4 m nach Norden und flieg zurück. Die Drohne ist schwer und bremst langsam (25° Neigung, sanfte Beschleunigungen), also beginn jede Kurve früh. Halt Abstand von den Bäumen auf der Westseite und der Stromleitung auf der Ostseite, dann bring sie nach Hause und lande. Schalte danach auf AUTO und sieh zu, wie die Pumpe an den Reihenenden an- und ausgeht. Bei einem echten Aufbau: Smoke Stopper beim ersten Einstecken, Motortest ohne Propeller (A vorne rechts, dann im Uhrzeigersinn), Kalibrierung des Beschleunigungssensors, ein Pumpentest mit klarem Wasser, um den Durchfluss zu messen, ein RTK-Fix und eine Prüfung des GPS-Gierwinkels draußen, jede PreArm-Meldung beseitigt und ein erster Schwebeflug niedrig über freiem Gelände, ohne jemanden in der Nähe der Propeller.
Bau eine Sprühdrohne für 10 L, teste ihre Pumpe und ihren GPS-Gierwinkel und besprüh dann sechs Reihen eines Felds