Quadcopter mit MultiWii – 1. Aufbau

In diesem Projekt baue ich mir einen Quadcopter aus Teilen zusammen, die ich selber zusammen gestellt habe. Auch soll der Flightcontroller selber aufgebaut werden. Dies soll als Plattform für eigene Softwareprojekte und 3D Druck Experimente dienen. Doch zunächst soll der Flightcontroller mit MultiWii betrieben werden.

Bauteile

HJ450 4-Achsen-450F Rahmen Airframe Flame Wheel stark Glatte KK M MWC Quadcopter

4x KEESIN RC 1000KV Brushless Motor A2212 13T mit 30A Brushless Regler Set 1045 Propeller CW CCW Zubehör Kit Halterung für RC Flugzeug DJI F450 550 Quadcopter

BL Motoren mit 1000KV mit 30A Regler und 10″ Propeller (2x CW und 2x CCW)

GY-521 Module MPU-6050 3-Achsen-Gyroskop + 3 Achsen Accelerometre Module für Arduino

Arduino Nano V3.0 mit CH340

 

Flysky 2.4G FS-iA6 6-Kanal Fernsteuerungsempfaenger mit Doppelantenne unterstuetzter Flysky i4 i6 i10 GT2E GT2F gt2g Transmitter

FLOUREON RC Akku 3S 11.1V 1500mAh 35C Lipo Batterie mit XT60 Stecker

Tamiya Stecker zu Deans T Stil Stecker Kabel

Adapter XT60 Stecker – Dean Buchse T-Plug

11,1V 3S Lithium Batterie Balance Ladegerät Zubehör Für RC Drone Quadcopter

Kabelbinder 300 x 4,8 mm, schwarz, 100 Stück

20 Stück 2.54mm Breakaway Platine 40Pin Stecker und Buchsenleiste

Doppelseitig PCB Board Prototype Lochrasterplatte mit Rastermaß: 2.54 mm/ 0.1 Zoll und Bohrung: 1 mm/ 0.04 Zoll

 

Zusammenbau Rahmen

Zuerst die Stromversorgung der ESCs an die Grundplatine des Rahmens anlöten. Dazu müssen die T-Plugs abgeknipst werden

 

Die Motorarme an die mittlere Haltung anschrauben.

 

Danach die Platine mit den ESCs an das Gestell anschrauben.

Anschließend werden die Motoren befestigt. Die ESCs hab ich mit Kabelbindern befestigt.

 

 

Zusammenbau Flightcontroller

Den Flightcontroller habe ich zunächst zum Testen auf ein Breadboard aufgebaut.

Nach den ersten Tests sollte dann der Aufbau auf einer PCB Protoypenplatine landen. Damit die Hauptbauteile auswechselbar sind, hab ich sie gesockelt und alle Verbindungen steckbar über Buchsen und Pinleisten gehalten.

Die Buchsenleiste (2,54mm Pin-Abständen mit 40 Pins) musste ich  zuschneiden in zwei 15 pinnige Leisten für den Arduino Nano, eine 8 pinnige Leiste für den MPU6050 und eine 5 pinnige für den Anschluss des Receivers mit zusätzlich einer zweier Leiste für dessen Stromanschluss. Um die Buchsenleiste trennen zu können wird an einer Stelle ein Pin mit einer Zange herausgezogen, die Stelle dann mit einem Cuttermesser angeritzt und kann dann mit der Zange an der Sollbruchstelle abgebrochen werden.

Die Anschlüsse der Motoren ist folgendermaßen gesehen von links nach rechts:

Platine Pin 1: Arduino D3, FL (Front Left), Propeller CW (clockwise)
Platine Pin 2: Arduino D10, FR (Front Right), Propeller CCW (counter clockwise)
Platine Pin 3: Arduino D9, RR (Rear Right), Propeller CW (clockwise)
Platine Pin 4: Arduino D11, RL (Rear Left), Propeller CCW (counter clockwise)

Die Motoren sollten diese Richtungen haben

Software:

Spätestens jetzt muss der Arduino Nano per USB mit einem PC verbunden werden, damit die Firmware installiert werden kann.Die MultiWii Software ist dabei recht flexibel und für viele Arten von Multicoptertypen anpassfähig. Die Konfiguration passiert ausschliesslich in der Config.h Datei durch Einkommentieren bestimmter Zeilen. Hier hab ich die folgenden Zeilen einkommentiert:

Zeile  40: #define QUADX
Zeile 138: #define GY_521 // Chinese 6 DOF with MPU6050, LLC
Zeile 470: #define D8BUZZER

Zum Compilieren und übertragen wird das Arduino Entwicklerstudio benötigt. Die Firmware habe ich bereits für diesen Quadcoptertyp vorcompiliert . In der Batch-Datei installFW.bat muss lediglich der COM Port angepasst werden und dann wird die FW installiert. Mit startMultiWii.bat kann die Konfigurations-Software gestartet werden. Vorher sollte aber in der SerialPort.txt der COM Prt und Baudrate eingestellt werden. Vorrausgesetzt ist hier, dass Java 32Bit installiert ist und der Pfad darauf in der Datei richtig gesetzt ist.

Nachdem MultiWiiConfig SW gestartet ist, muss der FlightController über USB angeschlossen werden. Dann wird mit 1) die Verbindung hergestellt. Sobald die Verbindung grün ist kann mit 2) die Abfrage der Sensoren gestartet werden. Jetzt sieht man die Positionierung des Quads. Hier können die enstprechenden Kalibrierungen durchgeführt werden. Bei CALIB_ACC muss der Copter ca. 10 Sekunden ruhig da stehen. Zum Testen der Fernsteuerung und Motoren muss das Board durch 3) ungesichert  sein. Durch ein längeres Drücken des Pitch-Hebels (linker Hebel links/rechts) bei unterer Throttle-Stellung wird die Sicherung des Copters gelöst. Sobald bei 3) ARM grün leuchtet können die Motoren angesteuert werden. Die Werte der Fernsteuerung und der Motoren sieht man im linken Bildfenster.

Alternativ kann der Quadcopter auch über die Fernsteuerung konfiguriert werden.

ESC Kalibrieren

Sollten die Motoren bei unterschiedlichen Gasstellungen erst loslaufen, so müssen diese kalibriert werden.

Dazu muss jeder ESC (mit SimonK FW) nacheinander direkt an den Receiver an Throttle (hier Channel 3) angeschlossen werden. An den ESC muss der Motor angeschlossen sein. Jetzt wird erst die Fernsteuerung eingeschaltet werden und der Gashebel (Throttle) danach ganz nach oben gezogen werden. Jetzt wird der ESC mit Receiver eingeschaltet. Nach den ersten Piepen des ESCs den Gashebel schnell ganz zurück auf ziehen (Gas wegnehmen). Der ESC gibt wieder Signalgeröusche von sich. Danach noch kurz auf ein erneutes Signalgeräusch warten. Jetzt sollte der ESC eingestellt sein. Durch Gasgeben sollte der Motor sofort losdrehen. Dies muss für alle ESCs so wiederholt werden. Diese Anleitung gilt auch nur für ESCs mit der SimonK Firmware. Bei anderen ESCs ist die Anleitung zu beachten.

Eine Alternative ist die ESC Kalibrierung  mit einer speziellen MultiWii Firmware. Dazu muss in der config.h folgende Zeile einkommentiert werden

#define ESC_CALIB_CANNOT_FLY // uncomment to activate

und die so neu erstellte Firmware auf den Arduino übertragen werden. Nach dem Einschlaten werden alle motoren kalibriert. Dabei sollten die Propeller abmontiert sein. Danach muss wieder die ursprüngliche Firmware in das Board geladen werden.

Links:
https://www.amazon.de/SODIAL-4-Achsen-450F-Rahmen-Airframe-Quadcopter/dp/B0178V8D9S
https://www.amazon.de/KEESIN-Brushless-Propeller-Halterung-Quadcopter/dp/B07BS7DFW3
https://www.amazon.de/GY-521-MPU-6050-3-Achsen-Gyroskop-Accelerometre-Arduino/dp/B00X1SIVXG
https://www.amazon.de/Steckverbinder-T-f%C3%B6rmigen-Tamiya-Stecker-RC-Fahrzeuge-Lipo-Batterie/dp/B0714GJ2ZJ
https://www.amazon.de/MR-Onlinehandel-Adapter-XT60-Stecker-Buchse/dp/B00X4E9H8A
https://www.amazon.de/AZDelivery-Nano-verl%C3%B6tete-Version-Kompatibel/dp/B01MS7DUEM
https://www.amazon.de/6-Kanal-Fernsteuerungsempfaenger-Doppelantenne-unterstuetzter-Transmitter-Schwarz/dp/B01AJ2HXUS
https://www.amazon.de/FLOUREON-Batterie-Flugzeug-Hubschrauber-Quadcopter/dp/B06X1J261K
https://www.amazon.de/Lithium-Batterie-Balance-Ladeger%C3%A4t-Quadcopter/dp/B07FZ4KWLD
https://www.amazon.de/Doppelseitig-Prototype-Lochrasterplatte-Verschiedene-Kompatibel/dp/B0734XYJPM
https://www.amazon.de/Aussel-Breakaway-Platine-Stecker-Buchsenleiste/dp/B01M69EA9O
https://www.amazon.de/GW-Kabelbinder-Technik-Kabelbinder-schwarz-GT-300STBC/dp/B00O0NB0CK
https://java.com/de/download/manual.jsp
https://github.com/sky4walk/myQuadcopterArduino/tree/master/MultiWii
https://github.com/sky4walk/myQuadcopterArduino
https://itzwieseltal.files.wordpress.com/2019/02/multiwii-stick-configuration.pdf
https://www.arduino.cc/en/main/software

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