Składamy quadrokopter DJI F 450 ARF cz.2

 

Foto. 18

 

Składamy quadrokopter DJI F 450 ARF

cz.2

 

Zaawansowane ustawienia modelu

Zakładka „Advanced-Motor” pozwala ustawić sposób włączania/wyłączania  napędów, przyjmujemy tryby rekomendowane  przez producenta (Inteligent) jak na zdjęciu i zatwierdzamy klawiszem Enter.

Nasz Kontroler Główny obsługuje przypadek utraty łączności  z nadajnikiem  czyli funkcję Fail Save (F/S). Ustawień tej funkcji dokonujemy w zakładce „Advanced / FS”. Mamy do wyboru, albo natychmiastowe lądowanie modelu lub jego powrót do punktu  startu (Home). Przy powrocie do pozycji startu model koryguje swoją wysokość na 20 m, w linii prostej podąża do punktu startu, tam ląduje i wyłącza silniki. Oczywiście jeżeli zdarzy się na tej trasie  jakaś przeszkoda model tego nie uwzględni. Ja wybrałem opcję „Go- Home and Landing”.
Bardzo przydatną funkcją przy filmowaniu jest Inteligentna Kontrola Orientacji Modelu „IOC”. Każdy radiem kierowany model zmienia w czasie lotu położenie względem nadajnika co powoduje niekiedy rewers w działania drążków (np. lot  modelu na siebie czy na plecach). W modelach samolotów łatwo jest określić położenie modelu w przestrzeni, bo widać gdzie jest gdzie nos, ogon, kabina czy podwozie  a góra i dół modelu mają często niesymetryczne malowania. W przypadku quadrokoptera, który jest nieduży i raczej symetryczny z większej odległości trudniej jest ocenić gdzie posiada on np. przód. Dla  ułatwienia orientacji stosuje się barwne oznakowania stron modelu lub kolorowe silnie świecące  diody LED na ramionach (dodatkowy pobór energii) ale mimo to orientacja modelu z większej odległości i po wykonaniu kilku poziomych obrotów jest utrudniona. I tu z pomocą przychodzi funkcja IOC.
Funkcja ta pozwala latać modelem traktowanym jak punkt,  bez wyróżnionych stron modelu. Obojętnie gdzie skierujemy przód modelu i ile razy obrócimy go w poziomie dla układu nawigacji pozostaje on widoczny zawsze jako punkt i jako punkt jest przemieszczany. IOC można włączyć w dwa aktywne tryby - ruch po współrzędnych prostokątnych „Course Look” i po współrzędnych biegunowych „Home Look”.  W pierwszym trybie model porusza się po współrzędnych prostokątnych zorientowanych jak w momencie startu, gdy stoimy za modelem. W tym trybie (dopóki go używamy) powinniśmy być zwróceni cały czas   jak w momencie startu. Nie należy  obracać się za modelem, bo stracimy szybko orientację, natomiast możemy zmieniać swoją pozycję przesuwając się równolegle względem pozycji startowej. Tryb ten nadaje się dobrze do filmowania wzdłuż linii prostych i wędrowania za modelem. Drugi tryb „Home Look” (współrzędne biegunowe) pozwala na obrót za modelem, ale nie powinniśmy wtedy  oddalać się od  miejsca startu,  ponieważ model  porusza się wzdłuż promienia  zdefiniowanego przez punkt startu (Home) i bieżące położenie modelu. Model porusza się wzdłuż tego promienia na siebie i od siebie oraz prostopadle do niego. Tryb ten można wykorzystywać w przypadku szybkiego powrotu na punkt startu lub filmowania po promieniu. Ustawienia IOC dokonujemy na zakładce Advanced/IOC zaznaczając aktywność tej funkcji. Podczas lotu tryby IOC można przełączać między sobą przechodząc zawsze przez stan „OFF”.
 
 
Foto. 19 Advanced/Voltage - kontrola napięcia w locie

 


Foto. 20 Tools - zapisywanie całej konfiguracji na dysk komputera


Kontrola napięcia pakietu napędowego

Zakładka „Advaced/Voltage.  Zaznaczamy opcję „ON”. Kontroler modelu posiada  wbudowany pomiar napięcia pakietu w locie. Informacja o napięciu pochodzi z wyjścia PMU podłączonego dedykowanym kablem do wejścia X3 Kontrolera Głównego. Zaczynamy od skalibrowania pomiaru tego napięcia. Podłączamy godny zaufania cyfrowy miernik napięcia i dotykając do punktów lutowniczych zasilania pakietu napędowego mierzymy aktualne jego napięcie.  Jeżeli napięcie odczytane na ekranie i z miernika różnią się otwieramy zakładkę „Calibration”, wpisujemy napięcie z miernika i zatwierdzamy „OK”. Kontrola napięcia jest dwupoziomowa. Poziom pierwszy (miganie diody modułu LED na czerwono) – to sygnalizacja wyczerpywania się pakietu i plecenie lądowania. Osiągnięcie poziomu drugiego oznacza samodzielne i szybkie lądowanie  modelu pionowo w dół. Jest oczywiste, że nie należy dopuszczać do tej drugiej sytuacji, bo lądowanie może odbyć się  w zupełnie przypadkowym dla nas miejscu, co nie jest bezpieczne. Aby zdefiniować poziomy kontrolowanych napięć trzeba znać wartość Loss (utrata) przewidywanego spadku napięcia na całym pakiecie  pod obciążeniem  - tzn. gdy model jest w zawisie.  Szukając w Internecie informacji jak to robią inni, przyjąłem spadek napięcia dla nowego pakietu 3S na początek równy 0,5V. W miarę starzenia  się pakietu wartość ta powinna być korygowana w górę (max. do 0,99V). Dla pierwszego poziomu kontroli przyjąłem napięcie 11,0V co daje wartość pod obciążeniem 10,5V czyli 3,5V/celę. Dla drugiego poziomu przyjąłem napięcie 10,1 V, co pod obciążeniem daje napięcie 9,6 V czyli wartość  3,2V na celę. Ponieważ model unosi się w powietrzu tylko na silnikach, poprawna kontrola napięcia jest kluczową sprawą dla bezpieczeństwa jego lotu. Nie zawsze podczas filmowania możemy obserwować diodę sygnalizacyjną LED (może ona być w  położeniu dla nas niewidocznym), dlatego dodatkowo dołożyłem do modelu akustyczną kontrolę napięcia tzw. „Buzzer” podłączany do złącza balansera pakietu. Buzzer kontroluje sekwencyjnie każdą celę z osobna i ma możliwość ustawiania progu alarmu. Podczas pomiarów okazało się, że mój egzemplarz  trochę przekłamuje odczyt napięcia o + 0,1 V, więc aby uzyskać kontrolę napięcia na rzeczywistym poziomie 3,5 V musiałem ustawić alarm Buzzera na wartość 3,6V. No, ale może zdarzyć się i  taki zbieg okoliczności, że Buzzer nie będzie słyszalny z b.dużej odległości lub kierunek wiatru osłabi jego sygnał. Wobec tego  w swoim nadajniku dołożyłem jeszcze dodatkowo kontrolę czasu lotu. W nadajniku pracują dwa oddzielne timery wyzwalane drążkiem gazu - start zliczania zaczyna się powyżej 30% wychylenia.  Pierwszy Timer  odlicza połowę czasu lotu, drugi  liczy czas po którym należy lądować. Czas odliczany na timerach  został dobrany doświadczalnie – zmierzyłem czas przebywania modelu w powietrzu do momentu uruchomienia się alarmu <3,5V/celę, następnie zmniejszyłem ten czas o 10%.  W moim modelu kontrola napięcia i związana z tym sygnalizacja działa jak w tabeli:

 

Kontrola
Sygnalizacja
1
1/ 2 czasu lotu  /6 min
krótki sygnał dźwiękowy w nadajniku
2
Pora na lądowanie  /12 min
pulsujący sygnał dźwiękowy w nadajniku
3
niskie napięcie pakietu <10,5V 
LED w modelu miga na czerwono
4
niskie napięcie na którejś z cel <3,5V
głośny sygnał dźwiękowy „Buzzera”
Czas lotu modelu uzależniony jest również od intensywności manewrów modelu. Np. przy locie w silnym wietrze napędy pracują intensywniej niż w spokojnym zawisie lub lataniu w dzień bezwietrzny.

                                                                            

Zbieram się więc do lądowania, gdy odezwie się 2,3 lub 4  alarm. Przy wylądowaniu zaraz po wywołanym alarmie w pakiecie zostaje ok. 30% pojemności. Mając zamontowaną na pokładzie modelu telemetrię mierzącą napięcie pakietu, można wyznaczać łatwo dane do  tabeli z zakładki  Advanced/Voltage. W tym celu wybieramy używaną ilość ogniw np. 3S i w tabeli pokazują się wartości odpowiednio 11,55V i 11,10V, pozycję „Loss” pozostawiamy 0,00. Zapisujemy te wartości do Kontrolera. Wykonujemy lot w zawisie, aż do uruchomienia się sygnalizacji niskiego poziomu napięcia 11,55 V - czerwona migająca na module LED dioda. Lądujemy modelem i odczytujemy napięcie na pakiecie bez obciążenia np. 12,05 V. Różnica między wartością odczytaną po wylądowaniu a 11,55V będzie wartością dla pozycji  „Loss”.  (12,05-11,55V=0,5V). W tabelę „Voltage” wpisujemy więc:

 

„No load” – pakiet nieobciążony, do wpisania

„Loss” – strata napięcia, do wpisania

„Loadet” – pakiet obciążony, wylicza się samo i powinno tyle wynosić

Poziom 1    11,0 V

0,5 V

        10,5V   co daje 3,5V na celę

Poziom 2    10,1 V

0,5V

          9,6 V  co daje 3,2 V na celę


Pakiet modelu – do zasilania modelu zastosowałem pakiet Turnigy 3S/5200mAh-10C  dedykowany multikopterom. Pakiet ten posiada standartowo obciążalność 10C co daje dopuszczalny prąd 52A. Model dzięki ekonomicznym napędom E300 pobiera w locie nie więcej niż 25 - 32A więc pakiet nie jest przeciążony, a za to waży tylko 331 g czyli o 15-20% mniej niż typowe pakiety 3S o tej pojemności, ale o większym C.

 
 
Foto. 21 Programowalny Buzzer                                               Foto. 22 Pakiet Multistar 3S 5200 mAh/10C

podpinany do  złącza balansera pakietu                                    dedykowany multikopterom.
 
Ograniczenie odległości lotu Advanced/Limits.

Sterownik modelu ma możliwość ograniczenia obszaru lotu modelu co potencjalnie zabezpiecza model przed jego ucieczką. Obszar ten jest walcem o definiowanym promieniu i wysokości. W zależności od upodobań można ten zakres ustawić po swojemu – ja przyjąłem teoretyczny zasięg mojego wzroku – h=200 i r=500m. Bez modyfikacji tego obszaru sterownik przyjmuje nastawy fabryczne 2000m i 2000m.

 
 
Foto. 23 Advanced/Limits - limit lotu

 

 

Foto. 24 Tools - kalibracja modelu
 

Kalibracje modelu

Przed pierwszym lotem należy model wykalibrować - zakładka „Tools”. Są trzy rodzaje kalibracji:  Kalibracja Bazowa, Kalibracja Zaawansowana i Kalibracja Kompasu. Dwie pierwsze kalibracje wykonujemy w domu przy pomocy programu NAZA Assistant, trzecią należy wykonać ręcznie w terenie. Kalibracji bazowej dokonujemy stawiając model poziomo, nieruchomo i naciskamy przycisk „Basic Call”.  Wykonanie Kalibracji Bazowej z reguły wystarcza. Należy  to sprawdzić naciskając zakładkę „Check IMU Status” i postąpić dalej zgodnie z komunikatami. Jeżeli okaże się to konieczne dokonujemy kalibracji zaawansowanej przyciskiem „Advanced”. Kalibracja ta potrwa jakiś czas i nie należy nic w tym czasie z modelem robić, aż do momentu jej zakończenia. Może przydarzyć  się nam komunikat, że Kontroler Główny (jego układy pomiarowe) mają za wysoką temperaturę wewnętrzną, należy wtedy odłączyć napięcie zasilające modelu i odczekać 5-10 min na ostygniecie układu i ponownie powtórzyć Kalibrację Zaawansowaną.  W moim modelu użyłem nietypowej metody studzenia Kontrolera Głównego. Ponieważ kalibrowałem swój model w bardzo upalny dzień i komunikat o temperaturze pojawiał mi się uparcie, wstawiłem cały model do chłodziarki na 10 min i po tym zabiegu kalibracja zaawansowana przebiegła pomyślnie.

Zakładki Export/Import Parameters

Służą do przechowywania kopii skonfigurowanych parametrów Kontrolera i umożliwiają ich powtórne załadowania do pamięci Kontrolera.

Kalibracja Kompasu

Wykonujemy ją w terenie z dala od źródeł ew. zakłóceń magnetycznych, przed pierwszym lotem i po każdej przebudowie modelu. O tym w następnej części opisu.

Zakładki „Advanced/Gimbal” i „H3/43D”

Dopóki nie zamierzamy montować  dedykowanego wyrobom  DJI gimbala, nie będą nam potrzebne.

Tryb lotu MANUAL

Jest to tryb przeznaczony do dynamicznego lotu (włącznie z akrobacją….) i przy pełnej kontroli modelu z ziemi. W trybie tym model ma wyłączone akcelerometry, kompas, pomiar wysokości i nawigacje GPS  i całe sterowanie zależy od nas. Model  jest wtedy „nerwowy” i nawet w zawisie wymaga korygowania położenia i wysokości, mniej więcej tak jak w modelu śmigłowca. Jeżeli budujemy nasz model jako stabilną platformę do filmowania taki „nerwowy” tryb jest raczej nie wskazany, co więcej włączony nie opatrznie, może nas zaskoczyć i doprowadzić do niepotrzebnego stresu lub uszkodzenia modelu. Co prawda ja swój model oblatałem właśnie w trybie Manual, ale był on bez dodatkowego wyposażenia i miałem już wcześniejsze doświadczenie w lotach śmigłowcem. I właśnie dlatego,  dla modelu budowanego  jako platforma do filmowania proponuję tryb Manual wyłączyć. Jeżeli zdecydujemy się  to zrobić  wracamy do zakładki „BASIC/RC”. W linii „Control Mode Switch”  w polu „Manual” mamy  możliwość zamiany trybu Manual na ATTI (lot z pełną stabilizacją, bez GPS) lub FailSafe czyli samodzielny powrót i lądowanie modelu w pozycji jego startu. W moim modelu docelowo wybrałem FailSafe. Na początek jednak proponuję wybrać bardziej  bezpieczny  tryb ATTI – o czym w następnym odcinku.

Wyważenie modelu

Przed pierwszym lotem jak i również po każdej przebudowie model  wyważamy. Środek geometryczny modelu w rzucie z góry powinien  pokrywać się z jego środkiem ciężkości. Model w kierunku poprzecznym jest z reguły symetryczny, natomiast dodatkowe wyposażenie jak np. kamera, gimbal, moduł FPV z racji miejsca montażu zaburzają jego równowagę wzdłużną, którą korygujemy położeniem pakietu napędowego. Do kontroli wyważenia można użyć małej poziomicy budowlanej. Po uzyskaniu poprawnego wyważenia na pakiecie i ramie oznaczamy flamasterm lub naklejką miejsce jego stałego położenia.

W następnym odcinku  przygotujemy model do wykonania pierwszych lotów i podzielę się  zebranymi  podczas użyłkowania modelu DJI F 450 doświadczeniami. Znajdzie się również opis instalacji kamery Mobius A na pokładzie modelu oraz  instalacji podglądu radiowego FPV z tej kamery.

 

Luty 2017,  Piotr Kozakow, Zdjęcia: archiwum własne