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0/140 von 14 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
GPS-Kameradrohne 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
1.600 g
Schub : Gewicht
2,5 : 1
Gas im Schwebeflug
63 %
Maximalstrom
80 A
Schwebezeit
20,0 min
Flugzeit (sportlich)
16,0 min
Prüfungen
Die Teile passen zusammen: 2,5:1 ist reichlich für eine Kameradrohne, und der niedrige Schwebestrom ergibt lange Flüge. Das Schwebegas des Rechners ist für diese Klasse pessimistisch: Echte F450 schweben bei 35 bis 50 %, und ArduPilot lernt den echten Wert im Flug.
WarnungSchweben braucht 63 % Gas: zu wenig Reserve, um herauszusteigen oder eine Böe auszugleichen.
Kosten
Kategorie
Teile
Kosten
Elektrik
9
$581
Mechanik
5
$76
Summe (ca.)
14
$657
Bauen
Bau die Teile der Reihe nach ein. Die Abbildung weist ein Teil zurück, das noch nicht dran kann, und sagt dir, warum.
Teile 0/14
1.Landegestell und Akkuträger zusammenbauennicht verbaut
2.Den F450-Rahmen auf dem Gestell aufbauennicht verbaut
3.Die vier Motoren montierennicht verbaut
4.Auf jeden Arm einen ESC setzennicht verbaut
5.Motoren und Stromkabel der ESCs verdrahtennicht verbaut
6.Strommodul und Kondensator einsetzennicht verbaut
7.Den Rahmen mit der Deckplatte schließennicht verbaut
8.Den Pixhawk montieren, Pfeil nach vornnicht verbaut
9.Den GPS-Mast hinten aufstellennicht verbaut
10.Den Telemetriefunk an TELEM1 einsetzennicht verbaut
11.Den ELRS-Empfänger an TELEM2 einsetzennicht verbaut
12.Den Gimbal unter die Nase hängennicht verbaut
13.Den Akku auf den Träger schnallennicht verbaut
14.Propeller zuletztnicht 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:→XT60 · 4S 14.8 V
Der XT60 des Akkus wird ins Strommodul gesteckt. Ein 4S-Akku hat voll 16,8 V und nominal 14,8 V.
Strom:→power-board pads · VBAT to 4 ESCs
Der Ausgang des Strommoduls geht an die Akku-Pads auf der Stromverteilung; das Kupfer der Platine führt ihn zu einem Plus- und Minus-Pad an jeder Armwurzel, wo die Kabel der einzelnen ESCs angelötet sind.
Motorphasen:→3-phase × 4
Drei Phasenkabel von jedem ESC zu seinem Motor. Jede Reihenfolge dreht ihn; das Tauschen zweier kehrt ihn um.
Strom:→POWER1 · 6-pin · 5.2 V + V/I sense
Das 6-polige Kabel an POWER1 führt die 5,2-V-Versorgung des Pixhawk und dazu die Messleitungen für Spannung und Strom für die Akkuüberwachung (BATT_MONITOR 4).
Daten / Signal:→MAIN OUT 1-4 · DShot600
MAIN OUT 1 bis 4 führen DShot600 zu den Motoren 1 bis 4. Beim Pixhawk 6C kommen die MAIN-Ausgänge vom IO-Chip, der BRD_IO_DSHOT 1 braucht, um DShot zu sprechen.
Ein 10-poliges Kabel an GPS1: die seriellen Daten des GPS (SERIAL3) und der Kompass an I²C, dazu die LED und 5 V.
Daten / Signal:→TELEM1 · MAVLink2 · 57600
Der SiK-Funk an TELEM1 (SERIAL1) mit 57600 Baud, MAVLink2 in beide Richtungen.
Daten / Signal:→TELEM2 · CRSF · 420 kbaud
Der ELRS-Empfänger an TELEM2 (SERIAL2, Protokoll 23 RCIN) mit 420 kBaud, eingestellt über Bit 13 von RC_OPTIONS.
Daten / Signal:→AUX 1-2 · PWM roll + pitch
Zwei PWM-Signalkabel von AUX 1 und AUX 2 (SERVO9 Rollen, SERVO10 Nicken). Der Gimbal bekommt seinen Strom von einem BEC, nicht vom Pixhawk.
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 0/8
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.
Kompasskalibrierung
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Dreh das Fluggerät um jede Achse, bis die Kompasskalibrierung fertig ist, weit weg von Stahl und Stromkabeln.
5.
GPS-Fix
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Warte auf genug Satelliten und einen guten Positions-Fix, bevor du in einem GPS-Modus armst.
6.
Funk-Failsafe (ohne Propeller)
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Propeller ab und gearmt, Sender aus: Das Fluggerät muss seine Failsafe-Aktion ausführen und darf nicht die letzten Knüppelstellungen halten.
7.
Gimbal-Test
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Fahr das Servo über seinen ganzen Weg und prüf die Mitte, die Endpunkte und die Richtung.
8.
PreArm-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, Ausgänge und Strom nach dem Bau
In ArduCopter 4.7.2 setzt du Parameter, keine Befehle: In MAVProxy wird jedes param set sofort gespeichert, in Mission Planner ist es Write Params. Rahmen Quad X, DShot600 an den MAIN-Ausgängen (der IO-Chip des 6C braucht dafür BRD_IO_DSHOT 1), das PM02 als analoge Akkuüberwachung und die Spannung des vollen und leeren Akkus, damit der Schub nicht nachlässt, während sich der Akku leert.
# ArduCopter 4.7.2 on a Pixhawk 6C: quad X, DShot600 on MAIN 1-4, PM02 on POWER1param set FRAME_CLASS1# Quadparam set FRAME_TYPE1# X: M1 front right, M2 rear left, M3 front left, M4 rear rightparam set MOT_PWM_TYPE6# DShot600: no ESC calibrationparam set BRD_IO_DSHOT1# DShot on the 6C's IO (MAIN) outputsparam set BATT_MONITOR4# PM02: analog voltage and currentparam set BATT_CAPACITY5000# mAhparam set MOT_BAT_VOLT_MAX16.8# 4.2 V x 4 cells: thrust stays the same as the pack drainsparam set MOT_BAT_VOLT_MIN13.2# 3.3 V x 4 cellsparam set AHRS_ORIENTATION0# Pixhawk arrow to the nose; 4 = Yaw180 if it points back# FRAME_CLASS, BRD_IO_DSHOT and AHRS_ORIENTATION take effect after a reboot
Ports für Telemetrie, Empfänger und GPS nach dem Bau
Jeder serielle Port bekommt ein Protokoll: MAVLink2 für den SiK-Funk an TELEM1, RCIN für den ELRS-Empfänger an TELEM2 mit 420 kBaud, GPS an GPS1. COMPASS_ORIENT sagt, in welche Richtung der Kompass des Pucks zeigt.
# SiK telemetry on TELEM1, ELRS on TELEM2 (not RCIN: CRSF needs a full UART), GPS on GPS1param set SERIAL1_PROTOCOL2# MAVLink2param set SERIAL1_BAUD57# 57600, the SiK radio's defaultparam set SERIAL2_PROTOCOL23# RCIN: the ELRS receiver speaks CRSF hereparam set RSSI_TYPE3# link quality from the receiver protocolparam set RC_OPTIONS8192# bit 13: 420 kbaud for ELRSparam set SERIAL3_PROTOCOL5# GPSparam set GPS1_TYPE1# auto-detect the u-blox M10param set COMPASS_ORIENT0# GPS puck arrow forward
Der Modusschalter nach dem Bau
Kanal 5 wählt über sein PWM-Band einen von sechs Flugmodi. Die Zahlen sind die Modusnummern von ArduCopter: 5 Loiter, 2 AltHold, 3 Auto, 0 Stabilize, 9 Land, 6 RTL. Loiter ist Position 1, also gibt dir ein panischer Schnipp ans Ende des Schalters eine Drohne, die anhält und die Position hält.
# A 6-position mode switch on channel 5param set FLTMODE_CH5param set FLTMODE15# Loiterparam set FLTMODE22# AltHoldparam set FLTMODE33# Autoparam set FLTMODE40# Stabilizeparam set FLTMODE59# Landparam set FLTMODE66# RTL
Gimbal an AUX 1 und 2 nach dem Bau
Typ 7 (BrushlessPWM) ist für einen Gimbal, der sich selbst stabilisiert: ArduPilot schickt nur den gewünschten Winkel auf zwei Ausgängen. Typ 1 ist für einfache Servos, die ArduPilot stabilisieren muss; bei einem bürstenlosen Gimbal würden beide versuchen, die Neigung auszugleichen. Der Neigungsregler an Kanal 6 bewegt das Nicken zwischen -90° und 25°.
# A self-stabilising 2-axis brushless gimbal: ArduPilot only asks for an angleparam set MNT1_TYPE7# BrushlessPWM (reboot); 1 = plain servo gimbalparam set SERVO9_FUNCTION8# AUX 1: Mount1Rollparam set SERVO10_FUNCTION7# AUX 2: Mount1Pitchparam set MNT1_PITCH_MIN-90# straight downparam set MNT1_PITCH_MAX25param set MNT1_ROLL_MIN-30param set MNT1_ROLL_MAX30param set RC6_OPTION213# the tilt knob on channel 6 moves the pitchparam set MNT1_RC_RATE90# deg/s while the knob is off centreparam set MNT1_DEFLT_MODE3# RC targeting
Failsafes und Geofence nach dem Bau
Funk verloren: RTL. Akku schwach (3,5 V pro Zelle oder noch 1000 mAh übrig): RTL. Akku kritisch (3,3 V pro Zelle): an Ort und Stelle landen. Die Standardwerte sind für 3S gemacht, also muss eine 4S-Drohne ihre eigenen Spannungen setzen. Der Geofence schickt sie nach Hause, wenn sie höher als 100 m steigt oder sich mehr als 300 m von zu Hause entfernt.
# Radio lost, battery low, battery critical, and a fence round homeparam set FS_THR_ENABLE1# radio lost: RTLparam set FS_THR_VALUE975# throttle PWM below this counts as lost (PWM and SBUS receivers)param set BATT_LOW_VOLT14# 3.5 V per cell on 4S (the default 10.5 is a 3S value)param set BATT_CRT_VOLT13.2# 3.3 V per cellparam set BATT_LOW_MAH1000# or 20 % of 5000 mAh leftparam set BATT_FS_LOW_ACT2# low: RTLparam set BATT_FS_CRT_ACT1# critical: land where it isparam set FENCE_ENABLE1param set FENCE_ALT_MAX100# mparam set FENCE_RADIUS300# m round home
Stabilize für Stabilize
Die Drohne richtet sich selbst auf, und der Gasknüppel steuert die Motoren direkt, also hältst du die Höhe selbst. ATC_ANGLE_MAX begrenzt die Neigung in jedem Modus; in 4.7 ist es in Grad angegeben (früher war es ANGLE_MAX in Hundertstelgrad).
# Stabilize: self-levelling, the throttle stick is the motorsparam set ATC_ANGLE_MAX30# max lean in every mode, degreesmodeSTABILIZE
AltHold für AltHold
Das Barometer hält die Höhe. Gas in der Mitte hält sie; hoch oder runter verlangt Steigen oder Sinken, bis PILOT_SPD_UP (2,5 m/s). Es gibt kein Halten der Position, also schiebt der Wind sie weiter.
# AltHold: the barometer holds the height, the throttle stick asks for a climb rateparam set PILOT_SPD_UP2.5# m/s at full throttlemodeALT_HOLD
Loiter für Loiter
GPS und Kompass halten die Position und die Höhe: Lass los, und sie bremst und hält an. Die Knüppel verlangen eine Geschwindigkeit, bis LOIT_SPEED_MS. Version 4.7 hat die Loiter-Parameter auf SI-Einheiten umbenannt: Aus LOIT_SPEED 500 (cm/s) wurde LOIT_SPEED_MS 5.
# Loiter: GPS holds the position too; the sticks ask for a speedparam set LOIT_SPEED_MS5# m/s at full stick (default 12.5)param set LOIT_BRK_ACC_M2.5# m/s/s braking when the sticks centreparam set LOIT_BRK_DELAY1# s before braking startsmodeLOITER
Rückkehr zum Startpunkt für RTL
Sie steigt auf RTL_ALT_M (oder bleibt höher, wenn sie schon höher ist), fliegt mit WP_SPD nach Hause, schwebt RTL_LOIT_TIME lang über dem Startpunkt und landet mit LAND_SPD_MS. Setz RTL_ALT_M über alles, was zwischen der Drohne und zu Hause steht: Hier ist der Mast 18 m hoch, also 20 m.
# Return to launch: climb, fly home, wait, landparam set RTL_ALT_M20# m above home: higher than the 18 m mastparam set RTL_SPEED_MS0# 0 = fly home at WP_SPDparam set RTL_LOIT_TIME5000# ms over home before it descendsparam set LAND_SPD_MS0.5# m/s for the last metresmodeRTL
AUTO: die Mastinspektion für AUTO-Mission
AUTO fliegt die geladene Mission: Start auf 8 m, vier Fotopunkte rund um den Mast in 12 m Höhe, dann RTL. ArduCopter armt nicht in AUTO, solange AUTO_OPTIONS es nicht erlaubt, also arm in Loiter und schalte um. Die Konsole des Labs hat keinen Missionslader; die wp-Zeile zeigt, was du in MAVProxy eintippen würdest.
# The mast inspection: take off to 8 m, four photo points at 12 m, then RTLparam set WP_SPD4# m/s between waypointsparam set WP_RADIUS_M2# m: how close counts as reachedparam set WP_SPD_DN1.5# m/s descending# wp load inspection.txt (MAVProxy's wp module; Mission Planner: Plan > Load WP File)modeLOITERarm throttle # it refuses to arm in AUTO itselfmodeAUTO
Teste dich selbst · Strommodul und Kondensator einsetzen
Teste dich selbst · Den GPS-Mast hinten aufstellen
Teste dich selbst · Den Gimbal unter die Nase hängen
Teste dich selbst
GPS-Kameradrohne im Überblick
Das ist die Drohne, die sich die meisten vorstellen: ein mittelgroßer Quad, der weiß, wo er ist. Sein Pixhawk läuft mit ArduPilot, dessen Schätzer (EKF3) Gyro, Beschleunigungssensor, Barometer, Kompass und GPS zu einer Position und Geschwindigkeit verrechnet. Dadurch kann er in Loiter einen Punkt im Wind halten, in AltHold nur seine Höhe halten, in RTL von selbst nach Hause fliegen und landen und in AUTO eine geplante Route fliegen, während ein Gimbal die Kamera waagerecht hält. Er ist für lange, ruhige Flüge gebaut statt für Wucht: Motoren mit wenig KV, große, langsame 10-Zoll-Propeller und ein großer 4S-Akku. Drohnen wie diese machen Luftbilder, Inspektionen von Dächern und Masten und Kartierungen, und derselbe Aufbau ist die Standard-Lernplattform für ArduPilot und PX4 (das X500-Kit von Holybro ist eine). Wähl die Teile und beobachte die Zahlen, bau ihn, mach die Prüfungen auf der Werkbank und flieg dann die Mastinspektion von Hand oder lass sie AUTO fliegen.
Übungsaufgabe
Flieg die Mastinspektion zuerst in Loiter: Die Drohne hält an, wenn du die Knüppel loslässt, also kannst du jeden Fotopunkt in deinem eigenen Tempo anpeilen. Probier dann AltHold und sieh, wie sie mit dem Wind abdriftet, und Stabilize, um zu spüren, was das GPS für dich getan hat. Schalte schließlich auf AUTO und sieh zu, wie sie dieselbe Route fliegt, an jedem Fotopunkt pausiert, dann RTL und Landung. Bei einem echten Aufbau: Smoke Stopper beim ersten Einstecken, Motortest ohne Propeller (A vorne rechts, dann im Uhrzeigersinn), Kalibrierung von Beschleunigungssensor und Kompass weg von Metall, ein GPS-Fix draußen, der Failsafe-Test ohne Propeller, und lies vor dem ersten Flug jede PreArm-Meldung.
Bau einen GPS-Quad, kalibrier seinen Kompass und flieg dann eine Fotomission um einen Mast