Składamy quadrokopter DJI F 450 ARF cz.3

 

Mając zmontowany model możemy zająć się przygotowaniem do jego oblotu. Model zachowuje się w zależności od włączonego trójstanowym przełącznikiem Trybu Lotu następująco:

 

Tryby lotów

 

 

Kalibracja kompasu – przed pierwszym lotem nowego modelu, przy każdej zmianie jego konstrukcji jak przebudowa lub rozbudowa modelu o nowe elementy na pokładzie, zmiana pojemnosci i położenia pakietu zasilającego, oraz przy każdej zmianie rejonu latania przed lotem musimy wykonać kalibrację kompasu. Nie wykonanie tej czynności to pierwszy krok na drodze do ucieczki modelu. Kalibracja jest prostym zabiegiem i wykonujemy ją w miejscu w którym planujemy wykonywanie lotów.  Ideałem jest, aby było to miejsce oddalone od wszelkich źródel zakłóceń pola magnetycznego tj. linii energetycznych, radiowych nadajników i przekaźników. Ponieważ kalibracji dokonujemy trzymając model w ręku nie powinniśmy mieć w kieszeni telefonu czy metalowych przedmiotów. Nadajnik RC po jego włączeniu  i wywołaniu trybu kalibracji kompasu dobrze jest  ustawić parę metrów od modelu. Kalibracji dokonujemy w takiej konfiguracji w jakiej model lata. To znaczy jeżeli mamy zamontowany gimbal, tor radiowy FPV oświetlenie Led i kamerę  to włączamy te urządzenia. Są to stałe źródła zakłóceń, które kompas powinien uwzględniać podczas lotu.  Włączamy nadajnik FPV  i  zasilanie całego modelu modelu. Wprowadzamy model w stan kalibracji kompasu przełacznikiem Trybu Lotu przełaczają go parę razy z trybu ATTI na GPS i odwrotnie (miń 5 razy) kończąc w położeniu GPS. Wejście modelu w stan kalibracji sygnalizowane zaświeceniem się na stałe żółtej diody na module LED.

 

 

Kalibracja kompasu

 

Podnosimy model  i obracamy go poziomo w okół osi pionowej o 360 stopni (Krok 1) , aż kolor diody na module LED zmieni się na zielony. Następnie obracamy model do pionu aby przód  modelu skierowany do ziemi i obracamy go również w okół osi pionowej (Krok 2) o 360 stopni, aż dioda LED zgaśnie co kończy pomyślnie czynność kalibracji kompasu. Wyłączamy zasilanie modelu i za chwilę powtórnie je podłączamy wywołując inicjację systemu z nowymi danymi. Nie poprawnie wykonanie kalibracji będzie sygnalizowane szybko migającym światłem czerwonym na module LED. Należy wtedy powtórzyć opisaną procedurę.

 

 

Sygnalizacja modułu LED

 

Sygnalizacja modułu LED - model sygnalizuje swoje stany trójkolorową diodą modułu LED. Sygnalizacja jest dobrze widoczna nawet w słoneczny dzień i powinniśmy umieć odczytywać informacje, które wysyła do nas Kontroler Główny modelu. Po włączeniu nadajnika i zasileniu system modelu podlega samosprawdzeniu. Poprawna kończąca sekwencja tego stanu to podwójna seria zielonych błysków potwierdzających zapamietanie pozycji Home. Podczas lotu modelu wysyłana jest stale  stała sekwencja błysków zawierająca w kolejności: 1.informację o włączonym IOC, 2.wybranym trybie lotu, 3.ilości widocznych satelit. Kiedy model wejdzie w tryb F/S moduł LED zaczyna migać na żółto, gdy pojawi się alarm niskiego napięcia wskazania zamienią się na czerwone błyski. Ogólnie dla uproszczenia można przyjąć, że krótka sekwencja błysków w locie i brak w niej czerwonego koloru świadczy o bezpiecznym locie.

 

 

Sekwencja startowa silników

 

Sekwencja startowa silników CSC – nasz model posiada zabezpieczenie przed przypadkowym uruchomieniem napędów. Ażeby uruchomić silniki, należy przed startem wychylić na krótko drążki  w aparaturze w jedną z 4  możliwych kombinacji zwanymi sekwencją startową CSC. Jeżeli po puszczeniu drążków nie wychylimy ponownie drążka  gazu powyżej 10%  silniki wyłączą się same i trzeba będzie powtórzyć CSC. Sekwencja CSC zatrzymuje również napędy po wylądowaniu modelu, ale powinno się wtedy najpierw sprowadzić gaz do zera, odczekać moment aż model pewnie oprze się o podłoże a następnie wykonać CSC. Gdy tego nie zrobimy, możemy niechcący przechylić stojący już na ziemi model na wirujących jeszcze śmigłach.

Funkcja Fail Safe – czyli samoczynny powrót modelu na pozycję startową. Działanie tej funkcji ilustruje poniższa tabela.

 

 

Działanie Fail Safe

 

Po podłączeniu zasilania Kontroler Główny modelu wykonuje weryfikację systemu i zapisuje jego pozycję startową Home. Zostaje to potwierdzone serią mignięć diody modułu LED na zielono. Jeżeli podczas lotu nastąpi utrata sygnału z naszego nadajnika dłuższa niż 3 sek, model przechodzi w tryb Fail Safe (F/S). Tryb ten jest sygnalizowany miganiem diody w module LED na żółto. W zależności od odległości modelu od zapisanej poz. Home kontroler podejmuje alternastywne działania jak w tabeli. Lądowanie w trybie F/S kończy 15 sekundowy zawis,  łagodne lądowanie i wyłączenie silników. Po powrocie sygnału RC można odzyskać z powrotem kontrolę nad modelem o ile nie jest on w ostatniej fazie tzn. zaczyna opuszczać się na ziemię. Przeglądając materiały  do tego artykułu spotkałem się z wyrażaną często obawą innych użytkowników, że nasz model może nam uciec. Istnieje taka możliwość potwierdzona kilkoma opisami w których jednak jest sporo winy użytkownika.  Możemy sami bardzo oraniczać czynniki sprzyjające ucieczce naszego modelu. Czynnik 1 aparatura – musi być to pełnoazasięgowa (do 3 km) aparatura RC 2.4 GHz sprawdzonego i odpornego na zakłócenia systemu transmisji z dwoma antenami odbiorczymi w odbiorniku - mamy wtedy dużą pewność, że model będzie zawsze pod naszą kontrolą i tryb F/S będzie tylko ostatecznością. Czynnik 2 nasze niedbalstwo – kalibrujemy obowiązkowo kompas w każdym nowym miejscu i po przebudowie modelu ( zgodnie z opisem wyżej) , sprawdzamy jego zamocowanie  i nie startujemy nigdy dopóki model nie potwierdzi zapisania pozycji Home. Kontrolujemy  również okresowo w powietrzu czy model widzi sygnał z 6 satelit. W momencie faktycznej utraty sygnału radiowego pozostaje nam już tylko F/S, więc jeżeli system ma zapisane poprawne informację powinien nam sam przyprowadzić model „do domu”. Ale nawet jak mamy dobre radio i poprawnie wpisana lokalizację modelu, może zdażyć się jeszcze Czynnik 3 czyli pogoda a dokładniej – wpływ zakłóceń elektromagnetycznych emitowanych przez słońce na łączność radiową. Okazuje się, że istnieje monitoring takich zakłóceń pozwalających w postaci indeksu Kp określić  wpływ aktywnosci słońca na komunikację radiową w tym i komunikację GPS. Firma abc-rc.pl wykonała dobrą robotę udostępniając monitoring aktywnosci słońca na swojej stronie internetowej http://abc-rc.pl/Aktywnosc-sloneczna. Przed wyjazdem w teren z modelem zaglądam na tę stronę i jeżeli widzę czerwone paski określane z jako „sztorm” czekam aż znikną lub tego dnia po prostu nie latam.

Wywoływanie funkcji F/S na życzenie – F/S można również wywołać na życzenie  jeżeli przez 30 sek nie wykonamy żadnego ruchu drążkiem na pulpicie aparatury,  skonfigurujemy jedno z położeń przełącznika trybu lotu na F/S (zakładka Basic/RC, Control Mode Switch w programie Naza Assistance)  lub wyłączymy nadajnik. Prawidłowa reakcja modelu (model dalej niż 20m) powinna wyglądać następująco: zaczyna migać żółta dioda w module LED, model wykonuje ok 30 sek zawis, natępnie koryguje wysokość, rozpoczyna lot (z lekkim szarpnięciem) w kierunku poz. Home, nad pozycją Home wykonuje ponowny zawis i po 15 sek. ląduje. Jeżeli model będzie chciał nam uciec, to zrobi to w którymś z dwu pierwszych etapów procedury F/S. Należy więc przejąć wtedy niezwłocznie sterowanie. Ucieczka mojego modelu - w każdym długim lataniu (gdy mam do dyspozycji  parę pakietów) wykonuję kontrolnie procedurę F/S uruchamianą z nadajnika. Model posłusznie wraca i ląduje. Miałem jeden przypadek, kiedy model próbował odlecieć w siną dal, ale była to ewidentnie moja wina, ponieważ zapomniałem skalibrować kompas modelu po zamontowaniu po raz pierwszy gimbala. Zorientowawszy się o zamiarze modelu przejąłem go ponownie na RC i wróciłem na miejsce startu. Po kalibracji kompasu było już ok. Ten przypadek utwierdził mnie jak ważny jest prawidłowo skalibrowany kompas.

 

 

Aktywność słoneczna

 

Oblot modelu – uzbrojeni w podstawową wiedzę o kalibracji kompasu i zachowaniu modelu możemy przystąpić do jego oblotu. Dobrze jest dokonać tego na otwartej i płaskiej w miejscu startu przestrzeni.  Do stworzenia wygodnego lądowiska można posłużyc się samochodową matą do wykładania bagażnika jak na zdjęciu. Dodatkowo taka mata będzie nam dobrze wyznaczała punkt Home modelu. Mata powinna być na tyle sztywna, aby nie podwiały jej strugi zaśmigłowe modelu.

 

Startowy dywanik

 

Pierwsze loty wykonujemy w otwartej przestrzeni

 

Do startu ustawiamy model tak, aby stać cały czas z jego tyłu. Włączamy nadajnik, podłączamy napiecie do modelu i czekamy na poprawne wykonanie testu systemu. Po zapamietaniu pozycji Home model jest gotowy do startu. Sugeruję aby oblotu dokonać w trybie ATTI. Wykonujemy drążkami sekwencje startową CSC i drążek gazu przesuwamy trochę powyżej 50%. Silniki rozkręcaja się automatycznie więc  nie powinno się  ich pośpieszać dodając niepotrzebnie gazu bo model może wyskoczyć w górę jak z procy. A więc gaz na początek max. na 60%. W momencie odrywania się modelu od ziemi możemy lekko gaz zwiększyć i obserwować zachowanie się modelu. Model powinien oderwać się lekko od ziemi i spokojnie wisieć w powietrzu. Bez stabilicji pozycji przez GPS model będzie miał ochotę przemieszczać się w kierunku wiatru, więc musimy być przygotowani na ew. korekty drążkami aparatury. Po podniesienu modelu na wysokość >1 m i odleceniu nim na odległość >10 m można przejść w tryb GPS. Przełączenie w tryb w GPS jest sygnalizowane lekkim  szarpnięciem po czym model powinien zawisnąć w stałej pozycji i wysokości. Proponuję najpierw trochę polatać modelem po współrzędnych prostokatnych nie obracając go, ażeby nabrać doświadczenia. Po włączeniu funkcji IOC możemy model swobodnie obracać bo będzie się on zachowywał zgodnie z opisem działania tej funkcji zamieszczonym w poprzednim odcinku.  Podobnie jak i w modelach samolotów unikamy lotów za swoimi plecami. Proponuję nie śpieszyć się z wymyślnymi manewrami,  dopóki nie poczujemy, się naprawdę pewnie za sterami naszego koptera. Dobre poznanie zachowania się modelu w powietrzu i wyćwiczenie prawidłowych odruchów to duża  pewność, że w sytuacji rzeczywistego zagrożenia i stresu nie popełnimy błędów prowadzących do kraksy naszego ulubieńca. Sam się o tym przekonałem, gdy zaraz na samym początku przy pierwszych lotach myśląc, że już wszystko umiem popełniłem podstawowy błąd ustawiając model przodem do siebie. Po starcie w trybie ATTI  wiatr zaczął mi model zabierać poza lotnisko  a ja mając rewersy  na drążkach (odwrotne ustawienie modelu) nie bardzo mogłem sobie poradzić z jego opanowaniem. Skończyło się na wymuszonym lądowaniu na skaju lotniska. Mimo narastającego stresu,  gdybym miał  odpowiednio wyrobione nawyki zamiast walczyć z modelem, wystarczyło włączyć  tryb GPS i model zawisłby w miejscu dając mi czas na zastanowienie i spokojne sprowadzenie go do miejsca startu.  Lądowanie modelem nie nastręcza specjalnych trudności, trzeba pamiętać tylko o łagodnym operowaniu gazem. Po wylądowaniu wykonujemy sekwencję CSC, aby zatrzymać silniki. Innym sposobem na pierwszy start modelu z którym się spotkałem jest start z obu rąk. Do oblotu potrzeba wtedy doświadczonego  pomocnika a model powinien mieć solidne i wygodne do trzymania rękami podwozie. Pilot wykonuje sekwencję CSC i delikatnie zwiększa moc silników. Osoba trzymająca model nad głową puszcza go (otwiera dłonie) dopiero wtedy, gdy czuje, że pracujące silniki równoważą już jego ciężar i model nie ciągnie w bok w żadną stronę. Wymaga to dobrego zgrania pilota z pomocnikiem. Celem pierwszych lotów jest poznanie zachowania się modelu, nabrania zaufania do jego zachowań autonomicznych i nabrania doświadczenia do przyszłych lotów z kamerą na pokładzie. Loty po wyznaczonej trasie (prostokąt, trójkąt) oblot na około punktu, loty tyłem, najazdy i odjazdy od wybranego punktu, powolne poziome obroty modelem, latanie w ograniczonej  przestrzeni  to elementy lotu które bardzo przydadzą  się przy filmowaniu z powietrza.

Kamera Mobius na pokładzie DJI F450 czyli początki mojego filmowania.  Najprostrzym i sprawdzonym sposobem zapoznanym w internecie jest zamocowanie stałe na tzw „tytyrytki” wykonane na zdjęciu.  Elementy sprężyste wykonane z pasków samozaciskowych łączą dwie podstawy, jedną mocowaną do kamery a drugą do ramy modelu. Mimo swojej prostoty rozwiązanie to dość dobrze tłumi drgania podczas lotu dając dość stabilny obraz. Wadą tego rozwiązania jest jednak brak możliwości pochylenia kamery w dół, a więc ograniczenie filmowanego obszaru tylko do ogólnych panoramicznych widoków.

 

Mocowanie kamery na opaski zaciskowe tzw. "tytyrytki"

 

Własna konstrukcja mocowania kamery z możliwością jej pochylania

 

Pierwszą konstrukcję z możliwością pochylania kamery wykonałem sam z lotniczej sklejki. Do pochylenia kamery wykorzystałem serwo a amortyzację zamocowania oparłem na elementach silikonowych dostępnych jako części do kopterów. Wychylenie kamery w dół  było trójpołożeniowe a później płynne. Zamocowanie to sprawdzało się dość dobrze, ale podczas ruchu modelu widać było pochylenia horyzontu. Poza tym jakość obrazu była mocno zależna od turbulencji wiatru.

 

Luty 2017,  Piotr Kozakow, Zdjęcia: archiwum własne