Składamy quadrokopter DJI F 450 ARF cz.1

Foto. 1

 

Składamy quadrokopter DJI F 450 ARF

cz.1

Składając swój egzemplarz wybrałem zestaw DJI F450 ARF wyposażony  w kontroler NAZA M V2. Rozpiętość ramion modelu (jest to średnica mierzona po osi silników)  wynosi 450 mm i jest większa niż w modelu Phantom, u którego ten wymiar wynosi 350 mm. Im większa rozpiętość ramion tym model jest bardziej stabilną platformą. Model F450 jest bardzo popularny i dobrze opisany na forach FPV i na You Tube, gdzie posiada wiele filmów instruktarzowych bardzo pomocnych w montażu tego modelu. W polskich sklepach dostępne są zestawy ARF,  wszystkie części zamienne jak i części do łatwej przyszłościowej rozbudowy modelu do większej bardziej profesjonalnej wielkości F550 zaopatrzonej w 6 ramion, a bazującej na podzespołach F450. Kontroler NAZA MV2 jest uniwersalny i potrafi obsłużyć również wersję multikoptera z 3,4,6 i 8 ramionami. Decydując się na budowę własnego modelu z zestawu ARF zdobywamy wiedzę praktyczną o tego rodzaju sprzęcie, łatwiej jest wtedy zrozumieć działanie i zachowanie się modelu w locie, nie wspominając już o satysfakcji własnej z poprawnie wykonanego dzieła. Zestaw ARF daje nam też tę pewność, że gdy całość złożymy i zaprogramujemy poprawnie model będzie zachowywał  się przewidywalnie. Zestaw DJI F450 zawiera wszystkie niezbędne elementy potrzebne do złożenia naszej latającej platformy i składa się z ramy, podwozia, 4 silników elektrycznych serii E3XX wraz z regulatorami, kontrolera lotu NAZA M V2,  odbiornika GPS z kompasem, modułu LED, modułu zasilacza PMU, kompletu śmigieł, niezbędne okablowanie oraz wkręty montażowe i drobne akcesoria.

 
  
Foto. 2. Kompletny zestaw do montażu modelu                 Foto 3. Dodatkowy składany maszt odbiornika GPS


Kontroler lotu zawiera w swojej strukturze trzyosiowe żyroskopy z akcelerometrami stabilizujące całą platformę w locie. Opłaca się kupić od razu cały zestaw ARF, ponieważ wychodzi on znacznie taniej, niż składanie go z samodzielnie  dokupywanych kolejno elementów DJI. Cena opisywanego zestawu wynosi obecnie 1350 zł. Ciężar samej zmontowanej i wyposażonej (bez pakietu) platformy wynosi ok. 890 g a jej projektowa masa startowa to 1 600g. Waga mojego egzemplarza wyposażonego w pakiet napędowy Multistar 3S/10C  5200 mAh, w kamerę Mobius A, gimbal i tor radiowy FPV z osobnym pakietem 3S 700mAh wyniosła w sumie 1500 g. Waga modelu determinuje czas jego przebywania w powietrzu, więc rozbudowując model o nowe funkcje dobrze jest  kalkulować każdy gram.

SKŁADANIE MODELU

Jak wspomniałem model jest DJI F450 jest bardzo dobrze opisany w Internecie. Dlatego warto przed montażem zapoznać się z paroma filmami ilustrującymi proces montażu mechanicznego i wyposażania modelu. Wystarczy wpisać w pasku You Tube: „DJI F 450” i pokaże się cała lista filmów opisująca jego budowę.  Przed montażem mojego modelu sam to zrobiłem i potem już łatwo mi było poskładać wszystkie elementy modelu mimo, że robiłem to po raz pierwszy. Dlatego proces samego montażu mechanicznego pominę, bo filmy pokazują to znacznie lepiej niż słowny techniczny opis. Montaż mechaniczny to głównie przykręcanie silników, mocowanie na opaski zaciskowe regulatorów i skręcanie ramion modelu z płytami centralnymi (dolną i górną), zamocowanie na piance wibroizolacyjnej kontrolera i mocowanie pozostałych elementów elektroniki.

 
 
Foto. 4 Przygotowanie płyty centralnej                        Foto 5 Rozłożenie elektroniki w modelu

         do lutowania połączeń kablowych

Ważną czynnością montażu jest polutowanie podłączeń kabli napędów i zasilania do drukowanych ścieżek centralnej płyty ramy. Trzeba to zrobić umiejętnie, tak aby zapewnić trwały kontakt  spoiny i nie przegrzać punktów lutowniczych na płycie. Dlatego w tym celu należy użyć lutownicy o mocy ok. 40W i dobrego spoiwa cynowego z kilkoma ścieżkami kalafonii w środku. Najpierw pobielamy cyną pola lutownicze i przycięte końcówki kabli regulatorów i zasilacza PMU oraz kable pakietu napędowego a potem lutujemy te kable do pól pamiętając o ich biegunowości (+,-).  Pola lutownicze po oblocie modelu należy pokryć w przyszłości lakierem nitro lub jednym z profesjonalnych preparatów "Plastik" (Kontakt Chemie) czy "Nano Protech" (izolacja elektryczna w płynie). Zabezpieczy nam to połączenia lutowane przed korozją atmosferyczną. Grube przewody od pakietu zasilającego po zalutowaniu należy przymocować dodatkowo do ramy modelu opaską zaciskową, ażeby zabezpieczyć je przed przypadkowym wyrwaniem z zalutowanego pola. Pozostałe czynności montażowe jak rozmieszczenie i mocowanie elektroniki, przykręcanie silników, ramion jest dość proste i dobrze pokazane na filmach. Przód modelu jest zdefiniowany od strony czerwonych ramion.

 
 
Foto. 6 Zdjęcie modułów                                                                   Foto. 7 Połączenie między modułami 



Elektronika sterująca model NAZA M V2

Elektronika składa się z  czterech modułów: Kontrolera Głównego (KG), modułu dystrybucji zasilania PMU, modułu LED do sygnalizacji i komunikacji portem USB oraz modułu Kompasu i GPS (w jednej obudowie) umieszonego na charakterystycznym słupku. Sposób łączenia modułów do Kontrolera Głównego   jest opisany na jego obudowie więc trudno jest się pomylić.  Wszystkie moduły są zaopatrzone w specjalne wtyczki które trzeba porządnie wsunąć na pełną głębokość odpowiedniego gniazda. Kontroler Główny jest przyklejany  na głuszącej drgania dwustronnie klejącej piance, zgodnie z orientacją (strzałka na obudowie w kierunku przodu modelu) i w środku geometrycznym ramy. Moduł LED mocowany jest najczęściej do lewej tylnej nogi podwozia, tak aby był dobrze widoczny w locie.

Mocowanie anteny modułu GPS.

Otrzymany w zestawie fabryczny wspornik antenki nie ma możliwości zamocowania podstawy antenki na śrubach (po prostu z niewiadomych dla mnie przyczyn, nie pasują rozstaw otworów). Sugerowane montowanie podstawy antenki odbiornika GPS na przylepcu dwustronnym jest niebezpieczne ze względu na łatwość przypadkowego odklejenia się słupka.  Dlatego sugeruję tu od razu zamówienie i skorzystanie ze słupka składanego do transportu (jak na zdjęciu)  i mocowanego pewnie u podstawy na śrubach ramy koptera. Zmiana kierunku mocowania plastikowej antenki GPS lub co gorsze odpadnięcie jej w locie to w konsekwencji rozbicie modelu. Dlatego też przed każdym lotem należy sprawdzić, czy sam moduł GPS (plastikowa obudowa) na przylepcu pewnie trzyma się słupka. Należy zwrócić uwagę na kierunek zamocowania modułu – strzałka na obudowie GPS ma wskazywać zawsze dokładnie przód modelu i pokrywać się z oznakowaniem przodu na obudowie Kontrolera Głównego.

Sterowanie RC

Do sterowania RC naszego modelu potrzebne jest pewne i sprawdzone co najmniej 7 kanałowe radio, jeżeli chcemy sterować również pochyleniem kamery - sam model potrzebuje bazowo 6 kanałów. Radio musi mieć możliwość zaprogramowania 2 trójstanowych przełączników oraz programowego ustawiania tzw. End Pointów. Jakość radia jest kluczowa dla naszego projektu - jest to przecież nasza "smycz" RC z której model nie powinien się nigdy urwać. W nadajniku RC wybieramy „Nowy Model – samolot” z pojedynczym kanałem do sterowaniem lotek.  Funkcje drążków (Kan. 1-4) pozostają bez zmian, natomiast dwa kanały 5 i 6 podpinamy pod dwa trójpozycyjne przełączniki.

Jeżeli nadajnik posiada funkcję  Fail Safe (F/S),  wyłączamy ją bo F/S będzie realizował Kontroler Główny modelu.

 

Konfiguracja połączeń tradycyjnego radia RC - Kontroler Główny NAZA

Nadajnik - Wyjście odbiornika RC

Wejścia: Kontroler Główny Naza M V2

Kan 1 -  AIL (lotki)

A  - Roll  pochylenie w bok lewa/prawa

Kan 2 -  ELE (ster wysokości)

E – Pitch pochylenie przód/tył

Kan 3  - THR (gaz silnika)

T – THROTTLE  wznoszenie/opadanie

Kan 4 -  RUD (ster kierunku)

R – YAW obrót poziomy

Kan 5 - przełącznik 3 poz.

U  - Tryb Lotu:  Manual / ATTI / GPS ATTI

Kan 6 – przełącznik 3 poz.

X2  - IOC:  WYŁ / Współrzędne Prostokątne /  Współrzędne Biegunowe

Kan 7 – sterowanie pochyleniem kamery

Do sterownika gimbala lub serwa pochylania kamery - gdy przez Kontroler to do X1

 

Odbiornik radia Futaba  wyposażony w SBUS (np. typ R7008SB) jest na uprzywilejowanej pozycji, bo wtedy całe podłączenie odbiornika z Kontrolerem Głównym  modelu wykonujemy tylko jednym trójprzewodowym przewodem łączonym do jego gniazda X2. Dla pozostałych standartowych odbiorników połączenia poszczególnych kanałów z Kontrolerem Głównym wykonujemy otrzymanymi w zestawie kablami. Odbiornik łączymy z Kontrolerem według opisu w tabeli powyżej. Mając już zmontowany mechanicznie model możemy rozpocząć programowanie Kontrolera Głównego  Naza M V2. Do wykonania tego zabiegu potrzebny będzie software na PC w postaci Drivera i programu Naza-M Assistant V2.40, które należy pobrać ze strony www.dji.com i zainstalować  swoim na PC. Najnowsza wersja Assistant zawiera również firmware V4.06 (program dla Kontrolera). Drivery instalujemy najpierw, potem dopiero uruchamiamy oprogramowanie asystenta.

Uwaga!

Wszelkich programowań i regulacji modelu w mieszkaniu  wykonujemy zawsze przy zdjętych śmigłach !

Pokazane na zdjęciach i opisywane w tekście zakładki programu podświetlone są na czerwono.

Aby wybrane przez nas wartości zostały zapisane do pamięci Kontrolera Głównego, należy potwierdzać każdą wprowadzoną na ekranie zmianę klawiszem Enter. Do napędu modeli DJI F450 oferowane  są obecnie dwa alternatywnie napędy E300 dla pakietów 3S i E310 bardziej odpowiednie dla pakietów 4S. Tam gdzie zostało to  rozróżnione w opisie uwzględniłem to. Programowanie modelu zajmuje  jakiś czas, dlatego należy naładować pakiet nadajnika i pakiet napędowy modelu do pełna. Podłączamy pakiet LiPol  do modelu a następnie łączymy moduł LED modelu otrzymanym w zestawie kablem USB z portem USB komputera. Komputer wykrywa nowy sprzęt i każe zainstalować Driver. Po pomyślnej instalacji drivera, można uruchomić  program NAZA M2 V2 Assistant V 2.40, który zgłasza się ekranem „View”. Ekran ten umożliwia zbiorczy podgląd wszystkich ustawionych wcześniej parametrów. Poprawna komunikacja między modelem a PC sygnalizowana jest dwoma lampkami statusu w lewym dolnym rogu ekranu. Jeżeli nie podłączymy modelu do portu USB Assistanta też da się uruchomić wybierając opcję "Skip" wtedy możemy przeglądać wszystkie zakładki programu poglądowo. Ekran „View” zawiera ustawienia z mojego modelu więc, można się nim ew. posłużyć również do ustawienia parametrów dla swojego DJI F 450 z napędami E300. Sprawdzamy wersję oprogramowania Kontrolera naciskając zakładkę „Upgrade”. Wersja oprogramowania Kontrolera winna wynosić 4,06,  jeżeli jest niższa uaktualniamy ją zgodnie z pojawiającym się opisem. 

 
 
Foto. 8 Ekran powitalny View

Foto. 9 Ekran Upgrade

 
Foto. 10 Zakładka Basic/RC - konfigurowanie radia RC


Foto. 11 Zakładka Advanced/IOC  - blokada kierunku lotu

WŁĄCZAMY NADAJNIK.

Ustawienie i kalibracja drążków nadajnika oraz przełączników U i X2

Wchodzimy na zakładkę Basic/RC  i wybieramy typ odbiornika „Tradition” (o ile nie Futaba D-Bus). Sprawdzamy działanie obu drążków nadajnika oraz przypisanych wcześniej w nadajniku przełączników U i X2. Przy położeniu obu drążków w pozycji lewo-dół,  kursory „A” „E” „T” „R” na ekranie powinny znaleźć się po lewej stronie ekranu. Jeżeli tak nie jest,  należy użyć odpowiednich przycisków rewersów „NORM/REV” na ekranie. Sprawdzamy również działanie przełączników U i X2 (przełączniki trójpozycyjne).  Jeżeli kierunki działania są dla nas odpowiednie dokonujemy kalibracji, naciskając przyciski „START” Calibration (lewy przycisk) i wykonując podczas kalibracji pełne wychylenia drążków i położeń przełączników U i X2. Po wykonaniu kalibracji naciskamy wyświetlony przycisk „FINISH

Ustawienie działania przełącznika „U” tryb lotu (Control Mode Switch)

Przełącznik trybu lotu U w położeniu środkowym powinien podświetlać pole „Atti”. W pozostałych dwu skrajnych położeniach powinny podświetlić się pola „GPS” i „Manual”. Jednak rzecz w tym, że pola te nie odpowiadają  wartościom ±100% wysyłanym przez nadajnik – są mniejsze. Dlatego w nadajniku (kanał 5) tak trzeba skorygować End Point (ograniczenie  wychylenia), aby pola zapalały się odpowiednio do pozycji przełącznika. Ale żeby było jeszcze ciekawiej, zakres w którym można wywołać tryb „GPS” i „Manual” jest ograniczony również z dołu, co tworzy  dość wąski przedział do ustawienia. Aby więc precyzyjnie ustawić te dwa tryby (a jest to bardzo ważne !) należy złapać granice gdzie następuje ich włączanie/wyłączanie. W nadajniku zmniejszamy powoli End Point do momentu kiedy zaczyna nam się podświetlać np. tryb „Manual i notujemy jego wartość - powiedzmy 85%.  Zmniejszamy dalej  nastawę End Point i przy 75% tryb Manual przestaje się podświetlać. Środek zakresu 75% ÷ 85% wychodzi 80% więc taką wartość  End Piont przyjmujemy. Podobnie postępujemy z trybem „GPS”.  Funkcję pola  „Manual” można zmienić o czym w dalszej części opisu.

Przełącznik IOC X2 Blokada Kierunku Lotu.  

Przechodzimy do zakładki Advanced/IOC i ustawiamy End Point w nadajniku dla kanału 6, aby suwaki na ekranie w skrajnych położeniach trójpołożeniowego przełącznika IOC znalazły się w środkowych polach „Home Look” i „OFF”.

Logika przełączników U i X2 – każdy stosuje  własna logikę. Ja zaprogramowałem przełączniki U i X2 tak, aby w kierunku od siebie przechodziły w coraz bardziej zaawansowany tryb. Tak więc brak funkcji IOC (OFF)  lub Tryb Manual są przy przełączniku  ustawionym w nadajniku w kierunku na siebie.
 
 
Foto. 12 Konfiguracja napędu


Foto. 13 Test kierunku obrotów
 
Ustawienie napędu modelu

Przechodzimy do zakładki Basic/Aircraft. Wybieramy schemat napędu jak na zdjęciu. Następnie naciskamy „Motor Test”. Przyciskami M1-M4 testujemy kierunki obrotów silników. Silniki muszą uruchamiać się zgodnie z oznaczeniem M1 – M4 i w kierunku jak na schemacie !
Ewentualną konieczną zmianę kierunku obrotów na właściwy dokonujemy zamieniając miejscami dwa sąsiednie kable prądowe między regulatorem a silnikiem - kable te są zaopatrzone w rozłączalne  wtyki.
 
 
Foto. 14 Basic/Mountain - korekta z uwagi na nie osiowe mocowanie anteny GPS


Foto. 15 Basic/Gain - czułości żyroskopów
 
Korekta położenia anteny GPS zakładka Basic/Mounting  

Ponieważ antena GPS zamocowana nie jest w geometrycznym środku modelu, dlatego dla jej poprawnego  działania trzeba wprowadzić korektę współrzędnych położenia. Korekta są to wymiary w cm zmierzone od środka ciężkości modelu do miejsca zamocowania anteny. Patrząc z góry będzie o środek geometryczny ramy  modelu, natomiast patrząc z boku można przyjąć na początek, że będzie on znajdował się mniej więcej po środku między płytami łączącymi ramiona. Jeżeli zastosujemy maszt składany o wysokości 15 cm pokazany na zdjęciu i mocowany w prawym dolnym rogu to współrzędne do korekcji można przyjąć odpowiednio x=-3 cm; y=4cm; z=-19 cm

Zakładka „Basic/Gain” 

Pozwala ustawić czułość układów stabilizujących model w powietrzu. Czułość ta jest związana z wielkością modelu i typem napędów. Dla F450 należy wpisać sugerowane fabrycznie wartości jak w tabeli  i wcisnąć Enter.  Pozostałych pól zakładki nie ruszamy.

Basic Gain F450 napęd E300 Pakiet 3S
Atitude Gain F450
Pitch
Roll
Yaw
Vertical
Pitch
Roll
150%
150%
100%
105%
150%
150%
Basic Gain F450 napęd E310 Pakiet 4S
Atitude Gain F450
Pitch
Roll
Yaw
Vertical
Pitch
Roll
95%
95%
70%
100%
100%
100%


Pole „Max Angular Rate” dla napędów serii E 3XX wypełniamy wartościami 300.
 
 
Foto. 16 Advanced/Motor - tryb załaczania i wyłaczania napędów


Foto. 17 Advanced/FS - obsługa trybu utraty lączności
 
Pomocne adresy:

Adres do firmowych filmów z montażu DJI F 450:  http://www.dji.com/product/naza-m/video

cdn....
 

Luty 2017,  Piotr Kozakow, Zdjęcia: archiwum własne