квадрокоптер управление гироскоп

Форум РадиоКот :: Просмотр темы — Зачем квадрокоптеру гироскоп?

Способ первый

Чтобы откалибровать квадрокоптер перед первым запуском, нужно перевести оба стика пульта управления в нижнее положение, а затем влево до упора. Когда прозвучит длинный звуковой сигнал, а светодиодная подсветка на дроне перестанет мелко моргать, дрон откалиброван и готов к запуску.

https://youtube.com/watch?v=zb_sXhaovz4%3Ffeature%3Doembed

Если после калибровки датчиков, квадрокоптер все-таки тянет в сторону, для его качественной стабилизации нужно произвести триммирование (точную настройку).

Для этого используем триммеры снизу и слева от правого стика на пульте ДУ.

Если квадрик уводит влево, кликните несколько раз на кнопку триммера «вправо». Если замечаете крен вправо, то нажмите на триммере «влево» несколько раз. По аналогии настройте полет дрона вперед/назад.

В идеале, при запуске двигателей дрон должен подниматься в воздух и удерживать положение «без заносов». Добиться этого можно только в закрытом помещении или в абсолютно безветренную погоду.

Опытные пилоты производят триммирование в полете (нужно поднять дрон на высоту не менее 0,5 метра). Как начинающий летчик, можете пробовать настроить коптер на земле. То есть взлететь, увидеть в какую сторону заносит дрон, приземлиться, сделать несколько кликов на нужную кнопку триммера, а затем снова подняться в воздух, чтобы ощутить разницу. И так до тех пор, пока квадрокоптер не зависнет идеально в воздухе.

Медленно, но уверенно.

Если точная настройка квадрокоптера (триммирование) не дает нужного эффекта, возможно дело не в гироскопах. Может случиться, что двигатели расположены не симметрично или повреждены лопасти. Еще одна возможная причина – какому-то из моторчиков не хватает тяги, чтобы ровно поднять дрон в воздух. В этом случае не обойтись без опытного помощника или даже мастера.

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!

Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Внутренняя система позиционирования дрона основана на работе гироскопа. В зависимости от показаний датчика, электроника автоматически регулирует обороты двигателей машины для поддержки стабильного положения. Система тестируется и запоминает настройки автоматически. Чтобы калибровать квадрокоптер, обычно достаточно:

• поставить устройство на ровную поверхность;
• включить питание или подсоединить аккумулятор;
• дождаться окончания тестирования.

Об окончании калибровки свидетельствует звуковой сигнал или световая индикация. Как делается настройка квадрокоптера, подробно изложено в инструкции по эксплуатации модели. У некоторых дронов процедура может быть сложнее. Например, чтобы откалибровать квадрокоптер, его нужно не только установить на ровную поверхность, но и покрутить в определенном положении по и против часовой стрелки.

Первый способ доступен владельцам коптеров, пульт которых оснащен триммерами регулировки. Они обычно распложены сбоку и снизу, пара для каждого джойстика. После того, как дрон поднят в воздух, выполняются следующие действия:

• при смещении вперед или назад, нажимается триммер сбоку от левого джойстика вверх или вниз;
• при вращении в какую-либо сторону недостаток устраняется триммером под левым джойстиком;
• смещения вперед-назад регулируются триммером сбоку от правого джойстика;
• уход влево-вправо компенсируется триммером под правым джойстиком.

Регулировка производится до тех пор, пока недостатки не будут устранены. Данная операция никак не влияет на работу дрона, делается калибровка только пульта.

Второй способ подходит для владельцев моделей без триммеров на пульте управления.

Совет! Пользоваться таким вариантом калибровки стоит только в тех случаях, когда машину тянет в сторону или ведет по направлению очень незначительно.

Чтобы компенсировать недостатки, потребуется настроить квадрокоптер. Операция эта долгая и кропотливая: следует подкручивать регуляторы двигателей для компенсации. После каждой попытки дрон поднимается в воздух для проверки правильности поведения.

Для дронов, у которых нет триммеров пульта, и присутствуют сильно выраженные отклонения, предусматривается процедура автоматической калибровки. Она подробно изложена в инструкции по эксплуатации.

Для того чтобы все прошло успешно и с первой попытки, рекомендуется как можно тщательнее выполнить начальную калибровку гироскопа дрона. Устройство устанавливается на ровную поверхность, включается, проходит предусмотренную производителем процедуру. Только после этого делается калибровка пульта.

Для систем, построенных на платах Ardupilot, предлагается программное обеспечение для изменения полетных параметров. Перед тонкой калибровкой, требуется задать начальные настройки регуляторов. Это делается следующим образом:

• включается пульт;
• левый джойстик устанавливается на максимум вверх;
• подключается питание дрона;
• электроника квадрокоптера сигнализирует готовность к базовой калибровке миганием светодиодов;
• отключается и снова включается питание дрона;
• после стандартного сигнала о состоянии батареи дрок издает короткий писк, что свидетельствует записи настройки максимальной тяги;
• левый джойстик опускается вниз до упора.

После того, как дрон издаст долгий сигнал — можно проверить работу двигателей. Затем газ убирают до минимума и отключают питание квадрокоптера для завершения начальной калибровки и установки параметрики по тяге. Дальнейшие тонкие регулировки производятся при помощи программного пакета mission planer.

Наша компания предлагает услугу по настройке многовинтовых летательных аппаратов любого назначения. В зависимости от сферы использования, наши специалисты выполнят настройку квадрокоптера таким образом, чтобы он был максимально отзывчивым и удобным для решения поставленных задач. Обычно услуга включает:

• Настройку электроники и аппаратуры управления;
• Настройку компаса, акселерометра и других датчиков;
• регуляторов
• Регулировку отзывчивости джойстиков (пульта управления);
• Прошивку или перепрошивку аппарата (в случае необходимости).

Правильно выполненная настройка квадрокоптера делает его максимально управляемым в любом режиме полета.

Итак, ваш новый квадрокоптер уже перед вами, но вы пока не умеете его запускать. С чего начать?

• Первым делом нужно собрать дрон. Почти все они поставляются в частично разобранном виде, поэтому навыки сборки конструктора вам очень пригодятся.
• Припасите запасной аккумулятор. Современные модели редко могут протянуть в воздухе больше 10 минут. А для полноценной тренировки этого времени не достаточно.
• Обязательно прикупите несколько запасных частей. Аварии неизбежны, а особенно часто ломаются именно пропеллеры.
• Далее следует откалибровать и настроить датчики: акселерометр, компас и GPS.

Остается только бегло просмотреть прилагаемую инструкцию и можно попробовать поднять в воздух свой первый аппарат.

Синхронизация с пультом

• Джойстики с левым и правым стиком;
• Режимы полётов;
• «Флип» или поворот на 360 градусов;
• Направление движения вперед-назад;
• Еще один переключатель режимов;
• Включение-Выключение пульта управления.

У большинства дронов китайского производства, таких, как Syma, процесс синхронизации очень простой. Пульт достаточно включить и дождаться звукового или светового сигнала от дрона. Так происходит у большинства моделей, построенных с использованием трехосевого гироскопа.

Чтобы подключить пульт для дрона с шестью степенями свободы позиционирования, необходимо:

• включить пульт;
• переместить джойстик тяги вверх;
• опустить левый джойстик вниз;
• получить подтверждение от дрона в виде звукового сигнала или световой индикации.

Как вы уже догадались никакие курсы управления заканчивать не нужно, а управлять дроном придется с помощью специального пульта. По сути, все пульты для квадрокоптеров стандартны и слегка напоминают джойстики для игровых приставок. Они оснащаются двумя рычагами управления, где левый обычно связан с движением в вертикальной плоскости, а правый в горизонтальной.

Некоторые современные модели также имеют поддержку управления через приложение в смартфоне. При этом сам дрон и телефон нужно соединить через WiFi.

Режимы

Перед запуском обязательно нужно ознакомиться с режимами, которые встроены в ваш дрон.

• Ручной полет. Это самый сложный режим, но в то же время и самый интересный. В нем вы полностью берете управление на себя, а никакая дополнительная стабилизация не работает. Отлично подходит для тех, кто уже немного освоился в управлении и хочет поднять свой уровень мастерства пилотирования и научиться исполнять трюки.
• Стабильный полет. Он рассчитан на съемку фотографий или видео. Выбирая его, в работу вступает встроенный акселерометр, который позволит стабильно удерживать аппарат в воздухе. Этот режим можно назвать режимом для новичков, который идеально подойдет для всех тех, кто только что приобрел оборудование.
• GPS навигация. В этом режиме можно задать маршрут, по которому дрон сделает пролет. Своего рода автопилот и удобная фишка, особенно если вы не хотите контролировать каждый шаг своего БПЛА.
• Управление дроном с телефона. Каждая современная модель квадрокоптера может управляться со смартфона или планшета (причем работает и на Android и на iOS). Дрон ведёт прямую трансляцию картинки, которую захватывает его камера. Ее отображает мобильное устройство, подключенное к коптеру напрямую через WiFi. Очень полезная вещь, рекомендуем!

Проверка полета

Чтобы определить, что требуется калибровка регуляторов квадрокоптера, нужно поднять машину в воздух. Это бесполезно делать в комнате или на малой высоте. В ограниченном пространстве машина будет парить на воздушной подушке, сформированной потоком от винтов. Квадрокоптер следует запускать на улице, поднимая на высоту не менее 50 см. О необходимости калибровки свидетельствуют следующие варианты поведения:

• дрон тянет в сторону;
• машина заваливается на бок;
• квадрокоптер перемещается вперед или назад;
• устройство вращается в воздухе в горизонтальной плоскости.

Выявленные недостатки могут быть незначительными. Но при свободном полете они способны сильно повлиять на поведение дрона, ухудшая его управляемость и предсказуемость. Необходима калибровка квадрокоптера.

Как научиться поднимать квадрокоптер?

Ни в коем случае не торопитесь, и не старайтесь поднять его на огромную высоту. Для начала можно обойтись простыми маневрами.

Например, попробуйте взлететь, развернуть дрон, отдалить его от себя на несколько метров. Если вы новичок, не стоит тренироваться в помещениях. Для этого лучше найти спокойную и тихую площадку, где отсутствует ветер. Почему погода должна быть безветренной? Прежде всего, вы сможете научиться ощущать квадрокоптер, привыкнуть к тонкостям его управления.

Кроме того, ветряной поток способен вызывать ряд сложностей во время полета. Нередко приходилось сталкиваться с ситуациями, когда новички не успевают быстро остановить устройство, и оно врезается в окружающие предметы.

Советы и типичные ошибки

На первых этапах никогда не запускайте аппарат слишком высоко, особенно в тех ситуациях, когда недалеко от вас находится огромное количество людей. При совершении малейших ошибок техника может не только упасть и сломаться, но также травмировать окружающих людей. Вращающиеся лопасти могут нанести серьезные увечья.

Останавливайте свой выбор на безлюдных местах, желательно не асфальтированных. Таким образом, когда устройство всё-таки упадет, оно не получит сильные повреждения корпуса.

Если вы новичок, никогда не направляйте аппарат сторону рек. Затем, уже после освоения базовых навыков, вы сумеете полноценно пользоваться квадрокоптером над реками, на территории парков и мест, где сосредоточено большое количество людей.

Неопытным пользователям не нужно приобретать дорогостоящие модели. Вне зависимости от аккуратности обучения управлению или места для тренировочных полетов, всё-таки нередко приходится сталкиваться с ситуацией, когда коптеры падают. С другой стороны, техника предлагает широкие возможности для новичков, упрощающих маневрирование в сложных местах – четвертые Фантомы даже анализируют обстановку с помощью бортовых датчиков, предотвращая столкновения.

Перед тем как начать тренировку, заранее убедитесь в том, что аккумуляторная батарея, установленная на борту, полностью заряжена. Категорически запрещается запуск летательных устройств, в которых заряд батареи составляет не более 50%. Во-первых, тренировка окажется непродолжительной, а во-вторых, при наборе большой высоты устройство может полностью разрядиться ещё в воздухе.

https://youtube.com/watch?v=bD6G8WyNl_s%3Ffeature%3Doembed

Беспилотник — это устройство с простой схемой управления. Набравшись немного практики, вы сами убедитесь в этом.

• Какие бывают полетные контроллеры?
• Прошивки для ПК
• Процессор полетного контроллера
• UART (последовательные порты)
• Гироскопы (Gyro), инерциальная навигация (IMU)
• i2c или SPI?
• i2c и SPI
• Прочие функции
• Датчик тока
• Регуляторы скорости
• Типы разъемов
• Размеры платы полетного контроллера

Какие бывают полетные контроллеры?

Ниже рассмотрим вопрос — какие бывают полетные контроллеры, а точнее, для каких целей.

Обычно имеют минимум расширенных функций, так как всякие компасы и барометры просто не используются при гонках.

https://youtube.com/watch?v=CRRlbzzt3VA%3Ffeature%3Doembed

На нем присутствуют все стандартные датчики – гироскоп и акселерометр, а в расширенной версии DELUXE также есть барометр и компас.

Гироскоп и акселерометр определяют текущее расположение дрона в пространстве. Барометр определяет высоту по давлению (чтобы удерживать высоту, например), компас для удержания направления полета.

KISS – прошивать своей прошивкой нельзя. Имеет графический интерфейс с минимумом настроек.

LUX – такой же гибкий, как Naze32, но все же уступает ему. Прошивать можно.

Самым популярным в этом сегменте коптеров является DJI NAZA-M V2: тот самый, что стоит в Фантомах. Идеальный контроллер для фото- и видеосъемки с качественной стабилизацией. На нем спокойно сможет летать новичок, который до этого ни разу не брал пульт в руки. В настройки полета лезть не требуется, все уже настроено, нужно будет просто откалибровать. Даже без навыков у новичка-пилота получится отличный кадр.

Поддерживает весь набор датчиков (GPS, телеметрию, OSD  и т

ArduPilot AMP поддерживает GPS и автономный полет по заданным координатам. Тоже достаточно популярный контроллер, но стоит дороже обычных из-за наличия более важных датчиков.

Vector Flight Controller-  профессиональный полетный контроллер с встроенной системой Eagle Tree.

Новичок тоже сможет на таком летать. Эти контроллеры стоят дорого, а вес и размер стремятся к идеалу для аэросъемки.

3DR Pixhawk — самый популярный контроллер для автономных полетов. На его борту есть резервная система, а также он поддерживает все известные датчики для дронов.

https://youtube.com/watch?v=_q9Nl4RcN8A%3Ffeature%3Doembed

MultiWii Pro — дешевый и доступный, позволяет отлично стабилизировать коптер, также на нем есть барометр, магнитометр и GPS.

Теперь, после краткого обзора типов полетных контроллеров, перейдем к полному описанию.

Прошивки для ПК

Полетные контроллеры отличаются не только по типу компонентов, из которых они состоят, но и по прошивкам, на которых они работают, то есть программным обеспечением, на котором работает полетный контроллер.

Что из себя представляет программное обеспечение полетного контроллера — прошивка? Это набор правил и алгоритмов, которые обрабатывает процессор.

А теперь ответ на вопрос, как прошить полетный контроллер? Конкретно для каждой прошивки разработан свой конфигуратор — это специальная программа, которая загружает в полетный контроллер программное обеспечение, а зачем конфигуратор работает в роли графического интерфейса прошивки — чтобы вам было наглядно и удобно настраивать свой квадрокоптер.

Помимо различий в железе, имеются различия и в прошивках, а также в программах для компьютера.

Вот список прошивок (и их описание) для миникоптеров. Если вы совсем в этом не разбираетесь, то мой вам совет, используйте Betaflight, Raceflight или KISS. У них отличные летные характеристики.

Современные прошивки для ПК можно настраивать используя специальные программы, установленные на компьютер или смартфон; или даже прямо с пульта управления.

«Тюнинг» — этот термин мы используем, когда меняем ПИД коэффициенты, рейты и некоторые другие настройки. При помощи тюнинга мы можем настроить коптер «под себя».

ПО для компьютеров имеет графический интерфейс, а набор доступных настроек отличается в зависимости от прошивки, так что есть некоторый входной уровень знаний при их использовании.

Самые популярные прошивки для полетных контроллеров

После того, как вы выберите прошивку ищите совместимый с ней полетный контроллер.

Процессор полетного контроллера

В настоящее время есть 4 основных типа процессоров: F1, F3, F4 и F7. Мы рекомендуем брать F3 или F4, т. прошивки уже уперлись в возможности F1 и дальше его нормально не поддерживают, а F7 — довольно новый, и требуется время для полной адаптации прошивок.

F1F3F4F772 МГц72 МГц168 МГц216 МГц

Процессоры для ПК (слева направо): STM32 F1, F3, F4

От процессора будет зависеть то, насколько быстро будут обрабатываться поступающие к нему данные. Процессоры делятся по поколениям: F1, F3, F4, F6. Вот такие странные поколения, где пропущены 2-е и 6-е поколения. Отличаются они частотой работы и архитектурой:

• F1 — 72MHz;
• F3 — 72MHz;
• F4 — 168MHz;
• F7 — 216MHz.

Сейчас все новые полетные контроллеры поставляются с процессором 7-го поколения, так как обрабатывать фильтры и PID становится все труднее, прогресс шагает километровыми шагами в этой сфере. Но у многих пилотов ПК на процессорах 3-го поколения, так как F3 был самым (да и остается) массовым поколением со стабильной работой.

UART (последовательные порты)

UART расшифровывается как Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, что означает асинхронный последовательный порт.

UART — это, как правило, аппаратный последовательный интерфейс, который позволит вам подключить разные внешние устройства к полетному контроллеру. Например, приемник, телеметрию, транспондер для гонок, управление видеопередатчиком и т.

У каждого последовательного порта два контакта: TX — для передачи, RX — для приема.

Пример: на полетнике есть UART3 и UART6. Вы можете назначить им задачи на вкладке Ports в Betaflight конфигураторе.

Возможно, вам потребуются (а может и нет) дополнительные последовательные порты, чем больше свободных есть, тем проще будет в будущем.

Количество портов зависит от дизайна платы и используемого процессора. Например, на ПК с F1 обычно только 2 порта, у F3 и F4 может быть от 3 до 5, а у F7 — семь или даже больше.

F1F3F4F72 порта3-5 портов3-6 портов7 и более

Процессоры F3 и F7 могут инвертировать сигнал встроенным инвертором, а F1 и F4 — нет.

https://youtube.com/watch?v=cf9g8jwUC3Y%3Ffeature%3Doembed

Сигналы Frsky SBUS и SmartPort являются инвертированными, поэтому владельцам ПК на F3 и F7 повезло, такие данные понимаются без проблем (F3 и F7 — более новые серии процессоров, подробнее тут).

Однако, более старые процессоры, типа F1 и F4 требуют наличия внешнего инвертора сигнала, который и подключается к соответствующему последовательному порту. Для удобства пользователей некоторые ПК на F4 уже имеют схемы для инверсии сигналов SBUS и SmartPort, так что приемник подключается напрямую к ПК.

Если портов не хватает, можно использовать программную эмуляцию (soft serial) чтобы создать ещё больше портов. К сожалению, эмулируемые порты работают медленнее аппаратных (нельзя выставить большую скорость) и не подходят для важных задач, где требуется быстрая реакция, например не подойдут для работы с приемниками. Ну и, конечно, программная эмуляция требует довольно много ресурсов процессора.

Аббревиатура UART с английского расшифровывается как (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — универсальный асинхронный приемник/передатчик.

К порту UART подключаются различные периферийные устройства, такие как, приемник, различная телеметрия и так далее. У порта есть два контакта для обмена данными — прием и передача.

UART портов много не бывает — чем больше, тем более гибко можно будет настраивать ваш квадрокоптер, а также они будут дублировать друг друг в случае поломки.

Но само количество портов зависит от размеров платы полетного контроллера и от того, как расположены на ней компоненты, а также от типа процессора, который использует ПК. 3-е и 4-е поколение полетных контроллеров (F3-F4) имеют от 3 до 5 UART, а 7-е поколение — 7 и более. Оно и понятно, слабый процессор не сможет физически обрабатывать столько периферии.

F1F3F4F72 UART3-5 UART3-6 UART7 UART

Инвентированный сигнал поддерживают полетные контроллеры 3-го и 7-го поколения, а вот 1-е и 4-е поколения не могут.

Передатчики FrSky с протоколом работы SBUS и SmartPort на выходе инвертируют свой сигнал, и их могут обработать только процессоры нового поколения, такие установлены на 7-м и 3-м поколении (F3 и F7), так как у них уже есть встроенный инвертор.

А вот для устаревших поколений (F1 и F4) нужно перед портом UART устанавливать инвертор, который будет обрабатывать и преобразовывать сигнал и передавать его уже в UART. Хотя в некоторых полетных контроллерах F4 производители сразу устанавливают инверторы для SBUS и SmartPort, пилоту можно сразу подключать приемник к ПК.

Если у вас закончились UART порты, то можно воспользоваться функцией в Betaflight «soft-serial», благодаря которой можно создавать виртуальные UART. С помощью ПО Betaflight создается эмуляция этого порта, как будто он есть физически, но на самом деле его нет. Также стоит отметить, что такой порт будет работать значительно медленнее, чем физический и он не подойдет для подключения приемника, например, так как такое замедление критично. Процессор тоже будет работать с повышенной нагрузкой.

Гироскопы (Gyro), инерциальная навигация (IMU)

Цель датчиков на ПК определить ориентацию коптера и его движения. Микросхема с датчиками (IMU) содержит как гироскопы, так и акселерометры, но так как большинство FPV пилотов используют Acro Mode, то акселерометры обычно отключаются. под IMU обычно подразумеваются только гироскопы (gyro).

IMUСпособ подключения, шиныМакс. частота сэмплированияMPU6000SPI, i2c8KMPU6050i2c4KMPU6500SPI, i2c32KMPU9150*i2c4KMPU9250*SPI, i2c32KICM20602SPI, i2c32KICM20608SPI, i2c32KICM20689SPI, i2c32K

* MPU9150 — это MPU6050 со встроенным магнитометром AK8975, а MPU9250 — это MPU6500 с тем же магнитометром.

Гироскопы и акселерометры на полетном контроллере

У IMU есть две основные характеристики: максимальная частота семплирования и насколько полученные данные будут зашумлены (механическими вибрациями и электрическими помехами).

В настоящее время очень часто используют микросхему MPU6000, которая поддерживает частоту опроса до 8k, и обладает (неоднократно проверено) хорошей устойчивостью к разного рода шумам и помехам. Главное стараться избегать MPU6500 и MPU9250, хотя у них больше рабочая частота, но и уровень шумов тоже значительно выше.

Скорость работы гироскопов — это палка о двух концах: если питание чистое, и шумов нет, тогда серия ICM на 32k будет работать лучше, чем MPU6000. Однако, если регуляторы и моторы генерят довольно много помех, а коптер вибрирует, тогда ICM хуже, чем MPU6000.

Например, ICM20602 стоит на Raceflight Revolt V2, а ICM20689 на Kakute F4, оба работают на частоте 32k. Однако, в обзорах часто упоминают, что эти гиры более чувствительны к шумам, чем MPU6000, поэтому вышеупомянутые ПК лучше крепить с демпферами (антивибрационное крепление) и использовать конденсаторы для фильтрации помех по питанию, это поможет снизить шум.

В последнее время появляется всё больше и больше ПК с гироскопами на отдельной плате с антивибрационной развязкой (кусок поролона, чтобы снизить вибрации от моторов).

Антивибрационное крепление гироскопов на ПК Kakute F4

I2c или SPI?

i2c и SPI — это названия шин для подключения гироскопов к процессору. Выбранная шина может ограничить частоты опроса гироскопов и ограничит looptime.

Лучше всего использовать SPI, т. она позволяет работать с бОльшими частотами, чем i2c, у которой лимит в 4k.

Гироскоп и акселерометр — очень важные датчики, они определяют положение квадрокоптера в пространстве, а также движется ли он, посылают эти данные процессору, а тот уже решает, какому двигателю поддать газа, а какому наоборот, снизить обороты.

Акселерометр выполняет роль стабилизатора в пространстве, есть даже такой режим полета — «Режим стабилизации», при котором квадрокоптер невозможно будет перевернуть в воздухе и он всегда будет держаться параллельно земле (если просто отпустить стики на пульте). Опытные пилоты почти всегда летают в режиме АКРО, поэтому они отключают акселерометр или используют его крайне редко.

Гироскоп же выполняет роль определения положения квадрокоптера в пространстве.

ГироскопПротокол коммуникации (BUS)Макс. частота работы гироскопаMPU6000SPI, i2c8KMPU6050i2c4KMPU6500SPI, i2c32KMPU9150*i2c4KMPU9250*SPI, i2c32KICM20602SPI, i2c32KICM20608SPI, i2c32KICM20689SPI, i2c32K

MPU9150 — это MPU6050 со встроенным магнитометром AK8975, а MPU9250 — это MPU6500 и тоже с магнитометром.

Есть два критерия, которые нужно учитывать при выборе полетного контроллера с конкретным гироскопом, это частота работы и чувствительность к шумам (электро- и механическим).

На сегодня самыми популярными и надежными считаются гироскопы MPU6000, у них частота работы 8KHz, а также они достаточно не чувствительны к шумам. Советуем не покупать полетные контроллеры с гироскопами MPU6500 и MPU9250, у них хоть и частота выше, но они больше подвержены воздействию шумов.

Серия гироскопов ICM работает лучше и плавнее, чем MPU6000 на 32KHz, но из-за шумных двигателей и регуляторов оборотов производительность ICM будет ниже, чем MPU6000. Например, ICM20602 на Raceflight Revolt V2 или ICM20689 на Kakute F4, оба этих гироскопа могут работать на частоте 32KHz, но с регуляторами оборотов, которые генерируют много шума, они работать будут хуже, чем MPU6000. По этой причине на полетные контроллеры устанавливают сетевые фильтры для частичного удаления шумов.

I2c и SPI

SPI и i2c — это протоколы связи (BUS) между процессором и гироскопом. В зависимости от того, какой будет протокол, будет зависеть скорость работы самого гироскопа. Гироскоп сможет работать на частоте 32KHz с протоколом SPI, в то время как на i2c можно рассчитывать на «потолок» в 4 KHz. Поэтому выбирайте ПК с SPI.

Прочие функции

OSD может показывать разную информацию на экране: напряжение аккумулятора, таймер и т. Те, кто знакомы с MinimOSD помнят сложность настройки, но если вам нравится эта функциональность, тогда выбирайте ПК с OSD.

Betaflight OSD настраивать значительно проще.

PDB или плата распределения питания — достаточно часто встречается в современных ПК, так что регуляторы скорости и основной LiPo аккумулятор подключаются напрямую к полётнику. Благодаря тому, что ПК и PDB это одна плата, а не две, мы экономим место в раме, упрощается разводка и пайка проводов. Недостаток такого решения — у некоторых ПК очень маленькие контактные площадки для пайки.

Датчик тока

Необходимость датчика тока не подлежит сомнению, потребляемый ток и съеденная емкость гораздо полезнее, чем просто напряжение аккумулятора, да и для тестов пригодится.

Подробнее про датчик тока и его калибровку (англ).

Регуляторы скорости

Встроенной PDB недостаточно? Есть ПК со встроенными регуляторами! Это значит, что моторы нужно подключать непосредственно к полетному контроллеру, что ещё больше упрощает сборку.

RacerStar Tattoo F4S FC — первый такой ПК в моих руках.

Данные черного ящика (англ

Есть два способа записать и сохранить данные черного ящика: на чип флэш-памяти установленный на плате ПК или на MicroSD карточку, вставленную в слот.

Чип памяти дешевле, но как правило он имеет небольшую емкость и хранит относительно немного данных, обычно 10-15, иногда 20 минут полетного времени (в зависимости от частоты запрашиваемых данных). Кроме того, загрузка данных с этого чипа идет довольно медленно, может уйти до 5 минут времени на загрузку лога длиной всего 1 минуту.

ПК со встроенным слотом для MicroSD карточек, позволяют хранить данные неделями, без необходимости очистки свободного места. Кроме того, чтение логов очень быстрое.

На мой взгляд выбирать нужно в зависимости от того, как часто вы планируете использовать черный ящик. Если хотите серьезно изучать полетные данные, тогда точно нужно брать ПК с MicroSD слотом.

Кстати, есть еще третий вариант — можно купить внешний логгер (Open Logger) со слотом для microSD и подключить его через свободный UART к ПК.

Типы разъемов

Три основных типа разъемов на полетных контроллерах:

• Пластиковые разъемы типа JST
• Контактные площадки («пятаки») для непосредственной пайки проводов
• Сквозные отверстия

Пластиковые разъемы менее надежны, но при этом позволяют быстро отключать/подключать кабели. Контактные площадки более крепкие, но есть риск их перегреть при пайке, и они отслоятся от платы. Наиболее универсальный вариант — сквозные отверстия: можно припаять провода или штыревые разъемы.

В большинстве полётников уже есть стаб на 5 вольт. В некоторых есть и на 9, и 12 вольт (или на какое-нибудь другое напряжение).

Несмотря на то, что значительную часть FPV оборудования (камеры, видеопередатчики) можно подключать напрямую к литиевому аккумулятору, я считаю, что изображение будет лучше, если питать их через стабилизатор.

Подробнее про подключение FPV оборудования для минимизации помех (англ).

Нажатая кнопка boot при подаче питания переводит процессор полетного контроллера в режим загрузчика (bootloader mode). В этом режиме можно обновить прошивку, даже если стандартные программы этого сделать не могут.

У многих ПК есть два контакта которые нужно закорачивать для этой цели. Но гораздо приятнее, когда есть кнопка.

Слева кнопка загрузчика, справа — контакты для этой же цели

• Встроенный видеопередатчик — главное преимущество: экономия места и веса, у некоторых видеопередатчиков можно менять настройки прямо через контроллер
• Барометр / магнитометр (компас) — это дополнительные датчики, которые совсем не обязательны для гонщиков
• Поддержка протоколов приемника — убедитесь, что ПК поддерживает протокол вашего приемника: PWM, PPM, SBUS, Spektrum Satellite и т.д.
• «Все-в-одном» — такой полетный контроллер состоит из одной платы, на которой есть всё необходимое: PDB, регуляторы, приемник и т.д. Недостаток — если что-то сгорит, то скорее всего придется менять плату целиком
• Поддержка инфракрасного транспондера — позволяет вам изменять время круга самостоятельно

OSD — это очень важная и нужная функция. OSD накладывает на видеопоток дополнительную информацию с различных датчиков квадрокоптера, например, напряжение аккумулятора, высота, скорость и так далее. Любой, кто сталкивался с minimOSD, знает, какая трудность — подключить и настроить эту плату, да и мало подключить, ее еще нужно программатором прошить, и только после этого плату OSD можно будет настраивать в Betaflight.

Поэтому делайте выбор в пользу полетных контроллеров с встроенным OSD, это сбережет вам нервы и время.

К плате разводки питания подключаются аккумулятор и двигатели с регуляторами оборотов, а также полетный контроллер и прочая периферия. У некоторых ПК такая плата уже есть, они совмещены. Это, конечно, плюс, но где плюсы, там и минусы — в такой компоновке будет мало места, и в случае поломки ее будет сложнее устранять.

Размеры платы полетного контроллера

Монтажная схема полетного контроллера — это расстояние между отверстиями для крепления ПК к раме дрона. В этом вопросе есть стандарт, который состоит из 3 схем:

• 30,5 × 30,5 мм,
• 20 × 20 мм,
• 16 × 16 мм.

https://youtube.com/watch?v=u6SSB1I1Z8o%3Ffeature%3Doembed

Размер платы соответствует размеру дрона, который вы будете собирать, например, 30,5 х 30,5 мм устанавливаются в рамы размером от 200 мм и больше, а на меньшие рамы устанавливаются последующие размеры полетных контроллеров.

Почему датчики перестают правильно работать и как это определить?

Причин, по которым датчики могут некорректно работать, может быть множество, и в некоторых случаях поможет только их замена, а иногда датчики по вине производителя плохо функционируют уже из коробки, и даже ремонт не способен устранить неисправность.

Нередко датчики приближения и освещенности начинают некорректно работать из-за наклеенной на экран пленки или защитного стекла, в которых не предусмотрен вырез для датчиков либо он сделан не слишком точно. Рано или поздно аксессуары, созданные для защиты дисплея, загрязняются и покрываются царапинами, и вот тогда во время разговора подсветка экрана может быть постоянно выключенной, а функция автояркости будет всегда стремиться сделать уровень подсветки меньше, чем это необходимо. В таком случае следует полностью снять пленку или стекло, либо попытаться сделать вырез для датчиков.

https://youtube.com/watch?v=4AKB1RgnF3c%3Ffeature%3Doembed

Еще одна трудность в том, что датчики приближения и освещенности трудно заметить на корпусе черного цвета, и обычно их становится видно, только после поднесения аппарата к яркому источнику света и рассматривания на предмет небольших маленьких точек на передней части смартфона, а точнее над дисплеем.

Плохо работающий гироскоп, как и акселерометр, можно определить в уже упомянутых ранее приложениях, отображающих датчики в смартфоне. Если на неподвижно лежащем устройстве постоянно ощутимо меняются показатели хотя бы по одной из осей, то от таких датчиков совершенно не будет толка.

Недостаточно точный магнитометр в приложениях-компасах чаще всего пользователю будет предложено откалибровать, но еще оценку работы датчика можно получить из софта GPS-тест.

Что вам нужно, чтобы следовать этому руководству

Хотя беспилотники существуют уже не первый год, есть мнение, что они предназначены только для тех, у кого много денег. Конечно, профессиональные модели стоят недешево, но есть много альтернатив для начинающих, которые могут вам помочь, не тратя слишком много денег.

На рынке дронов есть множество моделей, доступных для различных пользователей. Поэтому если вы новичок, мы рекомендуем вам сначала потренироваться на более дешевых игровых моделях без режима “Headless”. Если среди ваших знакомых есть кто-то, у кого уже есть квадрокоптер, вы можете сначала посмотреть со стороны, каково это управлять им. Вы даже можете попробовать полетать сами. Это отличный способ понять, действительно ли вам нужен собственный квадрокоптер.

Чтобы следовать этому руководству, вам понадобится:

• Открытая площадка для занятий
• Достаточно времени для практики

При выборе места для первого полета на беспилотнике убедитесь, что оно является безопасным. Места с интенсивным движением транспорта или большим скоплением людей – не самый лучший вариант, особенно для новичков, которые хотят научиться элементарным маневрам. Также необходимо обеспечить соблюдение всех законов, принятых относительно полетов на беспилотниках.

Также для совершенствования ваших летных навыков важно наличие свободного времени. Здесь важно отработать каждый элемент. Например, если вы хотите улучшить посадку, вы должны посвятить ей несколько дней.

Это подводит нас к последнему пункту в нашем списке: терпению. Если вы сразу расстраиваетесь, что квадрокоптер ведет себя не так, как вы хотите, терпение станет ключом к вашему успеху. Со временем вы удивитесь, как профессионально выглядят ваши маневры.

Что такое виртуальные датчики?

Под виртуальными понимаются датчики, которые работают исключительно за счет других датчиков или благодаря некоторым функциям смартфона. Такие датчики еще называют программными, то есть, на уровне железа в мобильном устройстве их нет, и по точности они всегда хуже, чем реальные датчики. К сожалению, калибровке такие датчики не поддаются, разве что производитель сам не создаст софт с таким функционалом.

Для примера можно привести современный аппарат Samsung M21, у которого именно виртуальные датчики освещенности и приближения. Внешнее освещение в смартфоне на самом деле измеряется с помощью фронтальной камеры, а вместо отдельного датчика приближения трудится экран, который отключается, когда вы касаетесь верхней его части при телефонных разговорах.

А вот у бюджетных смартфонов Vivo и realme часто встречается виртуальный гироскоп, работа которого основана на акселерометре, и, вероятно, магнитометре. При просмотре 360-градусных видео можно заметить, что виртуальный вариант датчика реагирует на повороты менее точно, чем реальный, а картинка меняется не так плавно, как хотелось бы.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что виртуальные датчики делаются с целью экономии, а точнее для снижения стоимости смартфонов, но в целом, несмотря на недостатки, программные варианты чаще всего лучше, чем ничего.

Как понять, что нужна калибровка?

Для начала нужно поднять дрон на высоту и попробовать полетать. При получении с пульта команды «вперёд», дрон должен лететь вперёд, а не вперёд и чуть влево, вверх, вниз, или ещё куда-то. Так нужно проделать со всеми направлениями, лучше даже в разных режимах полёта. Если по какой-то из осей наблюдаются отклонения- нужно калибровать.

Управление дроном для начинающих

Теперь, когда вы изучили основные команды управления дроном, давайте посмотрим, как вы можете использовать эти знания. Благодаря этому пошаговому руководству, вы познакомитесь с выбранной вами моделью. Кроме того, надеемся, что при выборе места для своего первого летного испытания, вы учли все правила, описанные выше.

Первое, что вы должны сделать, это внимательно прочитать инструкцию, которая поставляется вместе с беспилотником. Изготовитель обязан описать все нюансы, которые вам нужно знать о функциях беспилотника. Не относитесь к этому пункту слишком легкомысленно, это может быть полезно, если с дроном что-то случится.

https://youtube.com/watch?v=gZtWkCb1O1s%3Ffeature%3Doembed

Перед началом работы с квадрокоптером необходимо зарядить аккумулятор. Рекомендуется использовать только зарядное устройство и аккумулятор, поставляемые с квадрокоптером. Если у вас возникли проблемы с зарядкой, вы должны обратиться к производителю.

Убедитесь, что выбранное для тренировки место безопасно и соблюдены все нюансы, описанные выше. Установите квадрокоптер в соответствии с руководством пользователя. Вы должны понимать, где передняя и задняя части модели. Прежде чем начать полет, встаньте так, чтобы дрон находился перед вами.

Вы же помните, что за управление акселератором отвечает левый стик? Включите питание трансмиттера, удерживая нажатым стик акселератора. Затем вставьте аккумулятор в квадрокоптер. Это очень важно. Когда вы закончите полет, сначала отключите аккумулятор дрона, а затем выключите трансмиттер. То есть выполните все действия в обратном порядке.

Первый маневр, который вы будете выполнять, – это взлет и посадка. После выполнения всех предыдущих шагов можно медленно переместить левый стик (акселератора) вверх. Квадрокоптер начнет набирать высоту. Если беспилотник начинает наклоняться вперед или назад, необходимо произвести регулировку по тангажу (правый стик вверх и вниз).

После взлета и регулировки дрона, постарайтесь приземлиться как можно мягче. Это выполняется перемещением левого стика вниз. Попробуйте приземлиться в том же месте, откуда вы начали полет.

Следующее, что вы будете делать, – это взлетать и удерживать дрон в положении на пару метров выше точки посадки. Важно отметить, что этот шаг требует концентрации.

Удерживайте дрон ровно и как можно более неподвижно над точкой взлета. Сначала это может показаться скучным, но когда вы освоите эту технику, вы поймете, как правильно взлетать и приземляться. Кроме того, это поможет вам стать безопасным “пилотом” и гарантирует вам долгий срок службы вашего устройства.

Если вы не отработаете эти базовые маневры – взлет, посадку и балансировку, вам будет тяжело с более сложными трюками.

Одна из самых важных вещей в управлении квадрокоптером – научиться правильно его поворачивать. Рыскание – левый стик влево и вправо – отвечает за вращение вашего дрона.

Давайте немного усложним наши уроки. Вы должны взлететь и повернуть свой беспилотник относительно того места, где вы стоите.

На первый взгляд кажется, что это легко, но как только вы попробуете, вы поймете, что это не так. Если вы просто повернете дрон, он не изменит свое положение, но сможете ли вы сразу понять, где его передняя часть, а где задняя?

Даже профессионалы не всегда могут определить, насколько квадрокоптер выровнен по отношению к ним. Тем не менее, у них есть небольшое преимущество над остальными – опыт.

https://youtube.com/watch?v=5FedKH5W6f4%3Ffeature%3Doembed

Но как же у них это получается? Просто представляют, что находятся в беспилотнике. Таким образом, они не потеряют ориентацию независимо от того, сколько раз квадрокоптер поворачивает.

Конечно, вряд ли у вас получится это сделать с первой попытки. Может быть, даже не с десятой. Тем не менее, чем увереннее вы будете управлять дроном, тем лучше вы будете чувствовать его поведение.

В начале этой статьи мы рассмотрели концепцию полета дрона с элементами управления для рыскания, ускорения, шага и крена. Но теперь, когда у вас в руках настоящий трансмиттер, вы должны хотя бы на секунду задуматься об этом. На самом деле, очень важно, чтобы вы задумались только на секунду, потому что потом нужно все это забыть.

Что мы имеем в виду? Если вы когда-нибудь играли в видеоигры, вы должны знать что такое геймпад. Когда вы играете, вы часто забываете, что у вас в руках что-то есть, но вы также продолжаете управлять персонажем на экране без необходимости смотреть вниз каждые две секунды.

То же самое должно произойти и сейчас. Вам нужно как можно быстрее привыкнуть к трансмиттеру и полностью забыть о нем. Когда у вас получится это сделать, вы сможете сосредоточиться на ментальном образе, о котором мы говорили ранее.

Мы подошли к тому, что вы должны усвоить, чтобы стать опытным пилотом. Пришло время объединить наши уроки в единую последовательность. После запуска квадрокоптера, попробуйте переместить его вперед и назад (до сих пор мы использовали эти команды, только чтобы сохранить равновесие в воздухе).

То же самое проделайте с балансировкой. Полетайте на вашем дроне слева направо и обратно, сохраняя ту же высоту и ориентацию. Это первые две команды, которые нужно объединить. Попробуйте переместить беспилотник вперед и влево, чтобы увидеть, получится ли у вас это сделать одновременно. Затем повторите все шаги и комбинации на правом стике.

Одна из самых больших ошибок, не только для новичков, но и для профессионалов, – это то, что они не держат дрон достаточно близко к себе. Конечно, мы все хотим летать ничем не ограничиваясь. Но нужно учитывать предельные значения беспилотника.

Первое, что вам нужно знать, прежде чем вы полетите в небо, это радиус действия вашего трансмиттера. В инструкции изготовителя необходимо найти рекомендуемый диапазон и максимальные пределы для вашей модели коптера.

Да, новые модели имеют интегрированный механизм посадки, который безопасно приземляет беспилотник, как только он выходит за пределы радиуса действия трансмиттера. Однако этот механизм не может проконтролировать, что беспилотник не будет поврежден при посадке на неподходящую поверхность.

Другим важным аспектом с точки зрения дальности полета является ваша способность удерживать дрон в поле зрения. Он может оставаться в радиусе действия вашего трансмиттера, но это вам не поможет, если вы не будете знать как ориентирован дрон относительно вас.

Это тот пункт, о котором многие забывают: нужно заботиться о своем беспилотнике! Люди часто забывают, насколько чувствительна эта техника, обязательно чистите дрон после каждого полета, следите за ним и за трансмиттером.

Базовая анатомия трансмиттера

Одна из первых вещей, которые вы найдете коробке с дроном, – это трансмиттер. Знание того, как выглядят различные кнопки и стики, является ключом к умению летать на беспилотнике. В этом разделе мы сосредоточимся на функциях левого и правого стиков. В зависимости от используемой модели пульты дистанционного управления могут иметь множество кнопок предназначенных для различных функций.

Самые профессиональные модели могут сначала вводить в ступор, но со временем вы научитесь управлять всеми функциями, доступными для вашего квадрокоптера. Стандартные для каждого трансмиттера, независимо от модели дрона, левый и правый стики, отвечают почти за 90% основных маневров, которые можно выполнить на дроне. Поэтому вы должны внимательно изучить их функции, чтобы получить от них максимальную отдачу.

https://youtube.com/watch?v=QR9BAxXIY_8%3Ffeature%3Doembed

Левый джойстик отвечает за рыскание и ускорение квадрокоптера. Важно ознакомиться с используемой здесь терминологией.

Рыскание – это угловые движения дрона относительно вертикальной оси. При наклоне стика по горизонтальной оси (влево или вправо) квадрокоптер повернется в этом направлении.

Вращение помогает задать нужное направление дрону не изменяя его текущее положение в воздухе.

Очень важно не путать это с креном (данный термин рассмотрим позже).

Несмотря на то, что рысканием управлять достаточно легко, поворачивая дрон по часовой стрелке или против, вам потребуется время и опыт чтобы привыкнуть к изменениям направления, которые происходят во время него.

Акселератор – это движение коптера вверх и вниз. Этот элемент управления расположен на вертикальной оси левого стика. При перемещении левого стика вверх и вниз квадрокоптер меняет высоту.

Если вы летаете уже не первый раз, вы должны постоянно контролировать дроссель, а для тех, кто только начинает и играет с новой игрушкой: управление акселератором и перемещение вашего квадрокоптера скорее всего станет одним из первых моментов, в котором вы захотите почувствовать себя комфортно.

Правый стик (крен / тангаж)

Правый стик управляет движением квадрокоптера по оси X, то есть он управляет креном и тангажом.

Крен – это движение дрона вбок. При перемещении правого стик влево или вправо, Дрон будет “катиться” в этом направлении. Это движение не изменяет высоту квадрокоптера (положение на оси Y), а только положение на оси X.

Тангаж – это движение квадрокоптера вперед и назад. При перемещении правого стика вверх или вниз, коптер двигается вперед или назад. Чтобы понять как правильно управлять стиками, нужно знать как ориентирован дрон, то есть где его передняя и задняя части.