FPV - Autopilot - Twinstar II brushless

Jujo

Erfahrener Benutzer
#21
Hallo Achim,

ich finde du machst das sehr ordentlich und schön dokumentiert! Ich hoffe die Aerostar geht genauso weiter ;-)

Grüße Helmut
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#22
Ja Helmut,

bei der Aerostar bin ich genau so sorgfältig.
Die geht auch wieder weiter, aber der Twinstar muss nächste Woche autonom fliegen.
Mein Chef hält Ende März einen Vortrag über micro UAVs als mögliche Innen- und Außenpolitische Bedrohung vor dem Förderkreis Heer und am Freitag ist Videoshooting. Da sollen dann Videos von allen 3 Plattformen (Boot, Quadcopter und Flächenflieger) gemacht werden, wie sie selbst eine Mission abfahren.
Das Boot hat mein Chef gebaut - es steuert mit dem kleinen Ardupilot.
Den Quadcopter haben mein Praktikant und ich gebaut, er ist mit dem ArduPilot Mega ausgestattet.
Na und der Twinstar..... entsteht gerade.

Videos vom Quadcopter: Guckt ihr meinen Youtube Channel: http://www.youtube.com/user/Schwabenkart

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#23
Hi,

noch ein update. Während meine Frau dem närrischen Treiben zugesehen hat, habe ich was vernünftiges getan.....

Nun ist die Verbindung vom APM zum OSD an der Reihe. Hier müssen Gas, Höhenruder und Querruder angeschlossen werden. Das Seitenruder wird nicht vom OSD kontrolliert, dieses wird direkt am APM angeschlossen.
Die notwendige Länge der Kabel wird ausgemessen und entsprechend hergestellt.


Diese Kabel werden ebenfalls angeschlossen und verlegt.
Das Seitenruderservo wird montiert.
Im alten Twinstar haben diese Servos "Zahnausfall" und sollten bald ersetzt werden bzw. ein neues Getriebe erhalten. Es ist also durchaus möglich, dass so etwas mit diesen Servos auch passieren kann. Daher befestige ich dieses Servo ebenfalls nur mit selbstklebendem Klettband. Aber das ist dann doch etwas zu wackelig weil die Ausschachtung für das Servo zu breit ist.
Das ist aber mit einem Stückchen 2mm starkem Depron schnell behoben.


Und wo ich schon mal am Restehaufen bin, finde ich auch schnell noch ein paar Stückchen, mit denen ich die Schlitze im Rumpf, in die die Bwodenzugrohre für die Höhen- und Seitenruderanlenkung montiert wurden, verschließen kann.
Das bringt sicher etwas zusätzliche Stabilität.
Den Empfänger befestige ich nun ebenfalls mit selbstklebendem Klettband im Rumpf.
Damit das Klettband auch wirklich hält, verstärke ich die Klebefreudigkeit vorher noch mit etwas Uhu Por den ich gut antrocknen lasse.


Bei der anderen Rumpfhälfte verstärke ich die Wandung ebenfalls mit einem passend zurecht geschnittenem Streifen aus 2mm Depron.


Nun will ich das EagleTree GPS Modul montieren.
Um den Störeinfluss des Empfängers und der Controllerboards der ArduPilot so gering wie möglich zu halten, habe ich mich dafür entschieden, das GPS Modul in die Nase einzubauen.
Ich verlege das Kabel im Rumpf so, dass man immer noch einen Akku einschieben kann ohne dass dabei das Kabel im Weg ist und schneide eine Aussparung in die Nase.
Ich nutze dazu teilweise die Belüftungsöffnung. Inwieweit das nachteilig sein wird, weiß ich noch nicht. Im alten Twinstar wurde der Bereich ja vollständig vom Akku ausgefüllt und es kam so auch kein nennenswerter Kühlluftstrom im Rumpfinneren zustande.


Jetzt fehlt noch die Kamera. Natürlich ist das mitgelieferte Kabel zum Anschluss der Kamera an den Sender zu kurz - und außerdem muss ja noch das OSD dazwischengeschaltet werden.
Also.... schnipp.... Kabel abschneiden und das Videosignal sowie VCC und Masse über das OSD schleifen.
Audio verbinde ich direkt zum Sender, das Audio über das OSD zu führen hat mir in der Vergangenheit keinen Mehrwert gebracht.



Jetzt ist hier elektrisch betrachtet soweit fast alles fertig.
Nur noch der zweite Kontrollkanal für das OSD fehlt. Da muss ich aber erst einmal die Betriebsanleitung meiner Funke (Multiplex Cockpit sx) zu Rate ziehen. Der noch offene Kanal 5 ist nämlich aktuell auch mit dem Querruder belegt. Fein wäre es, wenn ich da noch einen anderen Kanal drauf legen könnte. Dann habe ich die Fernsteuerung ausgereizt.
Das bedeutet, wenn ich noch eine Pan/Tilt Funktion für die Kamera einbauen möchte, muss eine bessere Funke her.



Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#25
Hi Stephan,

ich hatte mir zuerst gedacht, ich nehme ein geschirmtes Kabel. Aber nachdem das Originalkabel ungeschirmt ist und dazu nur ein Flachbandkabel mit Audio parallel laufend, habe ich zugunsten der leichteren Verarbeitbarkeit darauf verzichtet.
Ich führe das Videosignal stets parallel zu VCC und GND und habe diese Leitung verdrillt.
Das ist besser als nur Flachband und dürfte für das kurze Stück Verlängerung - es sind etwa 10 cm mehr insgesamt - ausreichen.

Im Ruhezustand ist die Videoqualität gut.
Bei laufendem Motor konnte ich noch nicht testen, da zuerst die Parameter im ArduPilot konfiguriert werden müssen, bis der überhaupt ein Signal durchlässt.

Viele Grüße

Achim
 

Micha1979

Erfahrener Benutzer
#26
Hi,

Schöner Twinstar ich bin gespannt auf deinen Erstflug
Wie kommst du mit dem Schwerpunkt hin bei dem großen Lipo ?
ich habe bei mir vorn noch die GoPro + Gehäuse drauf da komme ich mit einem 2200mah Lipo gerade so hin (Im Kofferaum extra Video Lipo)
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#27
Hi,

im normalen Twinstar habe ich diesen Akku etwas weiter hinten - also etwa 40mm von der Vorderkante entfernt.
Jetzt habe ich ja ziemlich viel Gewicht weit hinten - also APM inkl. Einbaurahmen und Trägerplatte sowie OSD.
Ich denke mal, ich bekomme Schwierigkeiten, den SP weit genug nach vorne zu bekommen.
Habe extra jetzt 5000er LiPos gekauft.

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#28
Hi,

eben habe ich noch das GPS für den ArduPilot eingebaut, die Ruder angeschlossen, das OSD konfiguriert und wollte dann die Kalibrierungen im ArduPilot vornehmen und musste feststellen, dass ein paar Eingänge leider kaputt sind.
Das ist doof. Wenn es nur die Eingänge erwischt hätte, dann hätte ich den AusgangsMux nur überbrücken müssen.
Aber die Eingänge gehen direkt auf je einen Port des ATMega328, der ein Summensignal erzeugt.
So ist nix mit Flieger fertig machen dieses Wochenende :(
Erst mal nen neuen ArduPilot (Mega) bestellen.
Parallel dazu am Montag mal versuchen, den 328 zu tauschen. Vielleicht geht der Rest ja :-/

Dann geht's jetzt mit der Aerostar weiter, bis der neue APM da ist.

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#29
Hi,

hier nun der ausführlichere Nachtrag vom Wochenende - mit ein paar Bildern:

Bin neugierig, was das ganze wohl so wiegt.
Der Rumpf mit allen Anbauteilen, also mit 3S 5000mAh Akku und auch das Canopy mit der Kamera sowie das Höhen und das Seitenleitwerk kommt so auf 1055 g.
Dummerweise - fällt mir jetzt gerade ein - habe ich den Rumpf des normalen Twinstar nicht zum Vergleich gewogen.
Wird nachgeholt.


Dann habe ich die noch nicht eingebauten Komponenten ordnungsgemäß verbaut. Einen schönen Ferritring vor das MTK-GPS für den APM gesetzt und alles schön in die Nase eingebaut.
Das Servo wurde ebenso eingebaut wie das in der anderen Rumpfhälfte. Also ein 2mm Depronstück eingeklebt um die Aussparung saugend passend zu machen, Klett rein und Servo drauf.


Es ist nun alles soweit fertig eingebaut - inklusive USB Kabel für das OSD, so dass ich es nur rausziehen muss um Daten vom Logger runterzuladen oder ein neues Firmwareupdate aufzuspielen. Bevor ich nun die Rumpfhälften zusammenklebe, will ich die Elektronik nun testen.
OSD bootet und wartet brav auf einen GPS fix.


Nur der APM reagiert irgendwie nicht. Die Steuereingaben an der Fernsteuerung führen zu keinem Effekt an den Rudern.
Und auch die Einstellung des OSD mit nur einem Steuerkanal geht irgendwie nicht.
Also lege ich an den AUX2 Einang des OSD das Querruder auf. Macht ja nix, aktiviert wird das OSD-Menü ja mit AUX1, es kann also im normalen Flugbetrieb nix unerwünschtes passieren.
Aber der APM... leider sind ein paar Eingänge defekt. Weiß der Geier weshalb. Falls das nicht zu reparieren lohnt, wird vorsichtshalber mal ein neuer bestellt. Einer als Ersatz kann schließlich auch nicht schaden.

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#30
Mir hat die Geschichte mit dem APM keine Ruhe gelassen und siehe da:
Der AT328 der auf dem APM Board aus den Eingängen das PPM Summensignal bildet, prüft beim booten, auf welchen Eingängen ein Signal anliegt und schaltet die unbelegten Eingänge ab.
Man muss also zwingend zuerst den Sender einschalten und vom Empfänger alle Kabel am APM angeschlossen haben (das war der Knackpunkt) bevor der ARM gebootet wird.

In der Beschreibung zur aktuellen Software ist zu lesen, dass man nach dem power up des APM noch einmal resetten soll, um sicher zu gehen, dass dem MTK-GPS der korrekte Initialisierungsstring gesendet wurde. Es ist also notwendig, einen Reset Schalter außen am Flieger anzubringen.


Airspeed will ich messen. Es ist schon von Vorteil, wenn der Autopilot mit 12 m/s fliegen möchte und bei 12m/s Rückenwind nach Airspeed fliegt - nicht nach speed over ground.
Lange überlegt, wo die Pitot Röhrchen am besten eingebaut werden sollen.
Gerne in die Nase. Da gehören sie hin. Ich habe aber schon so viel Zeug hinten eingebaut, dass ich fürchte, ich muss mit dem Akku ganz nach vorne rutschen. Da stört dann der Sensor. Und den in die stabile Nase einschmelzen will ich nicht.
In die Flügelenden ? Schläuche zu kurz und zu viel Anschlussaufwand beim Zusammenbau vor dem Fliegen.
Also an das Seitenleitwerk. Am besten wäre ganz oben. Aber dazu sind auch die Schläuche zu kurz. Aber man kann sie ja weiter unten einbauen. Das macht wohl nix, weil der Twinstar ja die Propeller an den Tragflächen hat. Also mache ich 2 Löcher an der passenden Stelle für die Schläuche und führe sie durch.


Zum Softwareupdate und zur Konfiguration von Regelparametern und der Fernsteuerung, zum Einstellen der Betriebsmodi, zum Hochladen von waypoints und zum download der logfiles ist eine USB Verbindung zum Rechner notwendig. Das geschieht wohl sehr häufig und ich habe keine Lust, dazu jedes Mal das Board auszubauen - obwohl das möglich ist. Es kommt also ein USB Konnektor in den Rumpf.


Nun wird auch der Airspeed Sensor eingeklebt und so angeschlossen, dass auch dessen Kabel beim Ausbau des APM Boards nicht stört.
Eine ganz schöne Menge an Silizium und Kupfer ist hier nun verbaut. Bin auf das Abfluggewicht gespannt.


Hier ein Bild vom Rumpf mit der eingeklebten USB Buchse.


Das Loch im Rumpfboden muss noch verschlossen werden. Ich verwende die zusammengeklebten Ausschnitte und mach' noch ein Schnürchen dran damit man's einfacher öffnen kann.


Die Pitot Röhrchen werden am Seitenleitwerk befestigt. Ist mal noch nicht endgültig, daher auch der provisorische look.


Es fehlt noch der Abweiser vor der AV Antenne. Ich schneide was aus dem Material was zu Anfang von den Motorgondeln abgeschnitten werden musste zurecht und kleb's an.
Der Abweiser soll beim Landen die Längskräfte aufnehmen so dass der SMA Stecker am Sender so wenig wie möglich belastet wird.


Die Ruder werden noch justiert - Mittelstellung Servo = Mittelstellung Ruder - und der Schwerpunkt ausgewogen.
Mit dem 3s5000Ah Akku ganz vorne in der Nase passt der Schwerpunkt schon mal recht gut. Er ist nicht ganz 1cm zu weit hinten, das dürfte fliegbar sein.

Das Abfluggewicht liegt bei 1678gr. Mit vollem Akku :D :D :cool:
Auch das sollte fliegbar sein.

Die Servos reagieren im stabilize Mode korrekt. Beim rollen gehen die Querruder Servos deutlich dagegen. Dazumischen des Seitenruders fuktioniert auch.
Beim neigen geht das Höhenruder dagegen. Es ist nun alles so weit fertig zum Einfliegen.
Heute hätte ich die Regelparameter für den APM einfliegen wollen. Aber es regnet Bindfäden :(

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#33
Hi,

KORREKT :D

Gestern abend habe ich noch den APM ausgebaut, den DIP Switch für "elevator reverse" umgelegt und das ganze wieder eingebaut.
Nun geht das Höhenruder auch im stabilize mode richtig rum.
Heute abend kommen noch ein paar Kleinigkeiten dran und dann wird morgen nach der Arbeit der nächste Testflug folgen.

Bin übrigens gestern überwiegend mit 3/4 Gas unterwegs gewesen. Mal sehen, ob ich da noch durch andere Props Strom sparen kann denn: die 7:20 mir Airtime haben 1500mAh gefressen. Dabei war alles bestromt, also auch der A/V Sender und das OSD.

Ich habe noch die logdaten aus dem ArduPilot runtergezogen, aber das Tool von DIYDrones schafft es irgendwie nicht, daraus ein funktionierendes kml file zu bauen. Sonst wären noch bessere und schönere Infos zu posten gewesen.

Viele Grüße

Achim
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#34
Gestern gab's wieder einen Test.
Ich habe alle Tests im zweiten Beitrag gepostet.
Hier nur zur Info, der neueste Test:

Prüfen und ggf einstellen der Regelparameter für den stabilize mode und den fly by wire mode der ArduPilot.

Dieses Mal wird die Bodenstation aufgebaut. Es soll hier eine Art Vortest für den irgendwann folgenden FPV Test erfolgen.
Festgestellt. dass das Antennenkabel der Patchantenne einen Wackelkontakt hat. Für diesen Test nicht wichtig, die Omni Antenne wird eben reichen müssen.

Ich mache noch ein paar Bilder - soll man nicht versäumen, so lange das Modell noch heile ist bzw. noch nicht weg geflogen ist ;)




Und hier noch mit Bodenstation und mit einem unserer Praktikanten, der interessehalber mit gekommen ist.
Alex wurde dann zum Filmen angeheuert :cool:


Der Twinstar wird vorbereitet. Es wird nach dem Einschalten ein GPS fix abgewartet und dann wird der ArduPilot sicherheitshalber noch einmal gebootet.
Es folgt ein Test am Boden, ob die Steuerflächen bei rollen und nicken richtig reagieren.
Dann wird die Videoaufzeichnung in der Bodenstation und im Flieger gestartet und es erfolgt ein Handstart.
Bei starkem und teils böigem Wind bringe ich den Twinstar auf eine sichere Höhe. Bei geschätzten 30m Flughöhe schalte ich in den stabilize mode um - bereit, schnell wieder zurück zu schalten und den Flieger abzufangen.
Doch das ist nicht nötig. Die Fluglage stabilisiert sich schnell und der Flieger liegt sicher in der Luft.
Ich lenke ihn aus der Normalfluglage um zu sehen, wie gut er sich stabilisiert. Dauert das zu lange, muss der P-Anteil des betreffenden Reglers erhöht werden. Gibt es Überschwinger, muss der P-Anteil verringert werden.
Es passt aber ganz gut.
Lediglich beim Rollen mit dem Querruder gibt es einen Punkt, an dem er nachdem vorher nicht viel passiert ist, ganz plötzlich abkippt.
Im fly by wire mode ist es ähnlich, nur dass er dann eben nicht die Nase nach unten nimmt sondern in eine größere Kurvenschräglage geht.
Ich habe viel Expo auf dem Querruder, ich führe das darauf zurück.
Also muss für den nächsten Test der Expo Anteil raus genommen werden und dafür der Ruderweg verringert werden.

Hier das Video:
http://www.youtube.com/watch?v=vjeWumKit10

Ergebnis:
Expo auf dem Querruder rausnehmen. Rudergestänge für geringeren Ruderausschlag umhängen.
Verhalten danach noch einmal testen.
Test muss das Verhalten sowohl im manuellen- als auch im stabilisierten Modus beinhalten.
Kabel an der Patchantenne reparieren.
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#35
Test 3: 10.04.2011

Ziel: Prüfen und ggf. Einstellen der Regelparameter für den Return To Launch- oder Return To Home mode (RTL oder RTH) sowie weitere Flugtests im stabilize mode des ArduPilot.

Die Bodenstation wird wieder aufgebaut. Die Erfahrungen des letzten Test sollen verifiziert werden. Die reparierte Patchantenne soll ebenfalls getestet werden.
Bilder zu machen wurde dieses Mal leider versäumt. Ich habe daher ein paar Bilder aus den Videos extrahiert.


Nachdem die Bodenstation fertig aufgebaut und ausgerichtet war, wurde der Twinstar startklar gemacht und zunächst ein Reichweitentest der Videoverbindung gemacht.
Absolut unbefriedigend. Nach bereits 20m Entfernung wurde das Videobild schlecht und die Telemetrie wurde schon nicht mehr empfangen. Hierzu muss wohl eine eigene Testreihe durchgeführt werden, um dem Problem auf die Spur zu kommen und um es zu lösen. Mit den verwendeten Rundstrahlantennen sollte locker eine Video Reichweite von ca. 300m zu erzielen sein.
Anschließend wurde dann der Twinstar aus der Hand gestartet.


An diesem Tag war es auch recht windig und ich war froh, den stabilize Mode nutzen zu können. Der immer noch etwas kopflastige Twinstar konnte so recht mühelos ein paar Gewöhnungsrunden geflogen werden bevor ich so weit weg flog, dass ich noch einigermaßen deutlich die Fluglage erkennen konnte um ihn manuell wieder her zu fliegen. Das waren geschätzte 500m Entfernung. Im nächsten Bild sieht man ihn (nicht :p: ). Dort wurde dann auf RTH geschalten.


Der ArduPilot reagierte sofort deutlich hörbar mit einer höheren Gasstellung und leitete sofort eine Kurve in Richtung Startplatz ein.
Der RTH war so eingestellt, dass der APM bei Erreichen seiner Zielposition in 100m Höhe über Grund Kreise zieht.
Daher kam der Twinstar ständig steigend näher und bezog dann über unseren Köpfen brav seine "Warteposition".


Die Reglerparameter für die Gasstellung müssen noch angepasst werden. Die Motordrehzahl oszillierte zwischen 3/4 Gas und aus. Hier muss wohl zum einen die Reisegeschwindigkeit etwas hoch gesetzt werden, zum anderen der P-Anteil des PID Reglers verringert werden.
Die Warteschleifen waren auch nicht rund sondern wurden manchmal als 8 geflogen. Hier muss eventuell der Radius etwas vergrößert werden.


Dieser Versuch wurde noch einmal erfolgreich aus einer ähnlichen Distanz wiederholt. Beim dritten Versuch kam es zum Absturz.
Der Unterschied zwischen den beiden Versuchen war, dass beim letzten Versuch recht nah an einen Fernmeldeumsetzter herangeflogen wurde. Auch war die Flughöhe nicht sonderlich hoch. Der Flieger reagierte schon beim manuellen Flieger nicht mehr korrekt auf die Steuereingaben, so dass sofort auf RTH umgeschalten wurde. Die Reaktion darauf war zunächst korrekt, aber leider nicht dauerhaft. Vermutlich wurde das Fernsteuersignal nicht korrekt empfangen und somit auch der RTH mode wieder zeitweise deaktiviert.

http://www.youtube.com/watch?v=tkFfOUrG4Bg

Weil RTH offensichtlich grundsätzlich funktioniert, ist zu überlegen, ob bei den nächsten Versuchen RTH nicht als failsafe Einstellung konfiguriert werden sollte.
 

Jujo

Erfahrener Benutzer
#36
Schwabenflieger hat gesagt.:
Dieser Versuch wurde noch einmal erfolgreich aus einer ähnlichen Distanz wiederholt. Beim dritten Versuch kam es zum Absturz.
Oh ich hoffe es ist nicht viel kaputt gegangen bei dem Haufen Arbeit, den du bis jetzt schon investiert hast!

Grüße Helmut
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#37
Hi Helmut,

nein, es ging nicht viel zu Bruch.

Ein Prop ist einseitig etwa 2cm kürzer und die Tragflächenverbinder aus Polyamid sind gebrochen. Das war alles.
Und für alles habe ich Ersatz da.
Ich konnte noch irgendwie manuell eingreifen und die Nase hoch bringen. Aus ca. 350m Entfernung konnte ich das gerade noch hinkriegen. Den Flieger auch noch waagerecht legen ging absolut nicht.

Heute abend werde ich mal die logs aus dem ArduPilot und aus dem ET-OSD runter laden um genauere Daten zu haben.
Bisher war ich ja mit der Erstellung des Videos beschäftigt.

Viele Grüße

Achim

PS: Ich habe das Material für die Anlenkung der Querruder und der Flaps für die Aerostar gekauft. Es geht da also auch bald wieder weiter.
 

Schwabenflieger

Erfahrener Benutzer
#38
Hi,

Ich habe mittlerweile mal die logfiles vom ET Datalogger runtergezogen und in kml files wandeln lassen.
Die folgenden Bilder zeigen den RTH-Testflug aus zwei verschiedenen Perspektiven.
Die hoch geflogenen Kreise und Achten sind das automatisch geflogene loitering über der Home Position.
Die auffällig scharfen 180 Grad Kurven sind die Stellen, an denen ich auf RTH geschalten hatte.



Maximal geflogene Geschwindigkeit: 72 km/h
Maximale Flughöhe: 894m NN
Starthöhe: 795 m NN
Flugdauer: ca. 8min

Viele Grüße

Achim

PS: Diese Bilder gibt es in expandierbar auch noch oben im Inbetriebnahme Sammelpost
 
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