Трикоптер на Crius MultiWii контроллере

    ВНИМАНИЕ, статья устарела, но её всё еще можно использовать в ознакомительных целях

    Вдохновившись статьей с rcexplorer о простой постройке коптера (вот тут мой перевод), сделал и себе небольшой летающий агрегат с 3мя моторами, но с другими мозгами и алюминиевой основой лучей вместо дерева.

    О некоторых вещах я буду умалчивать, так как они подробно описаны в прошлой статье.

    Рама


    Рама делается очень просто. Берем кусок стеклотекстолита или другого аналогичного тонкого и прочного материала, вырезаем две детали центральной части нужного размера и, скрепив получившиеся детали двух сторонним скотчем, сверлим в них 6 отверстий под крепление лучей: по 2 отверстия на луч, а каждый луч под углом 120 градусов. При этом желательно заранее рассчитать расстояние от оси мотора до центра соединения лучей, иначе могут быть проблемы с будущей настройкой полетного контроллера.
    Если не знаете где найти стеклотектолит, то всегда можно заказать на сайте taydaelectronics.com, один квадрат размером 6 на 6 дюймов стоит чуть больше $1, но требуется купить хотя бы 5 штук, чтобы уложиться в минимальный вес посылки.

    Теперь нам понадобится легкий и прочный алюминевый профиль. Так как по магазинам мне было ходить лениво, а время терпело, то заказал комплект из 4 лучей, длинной 25см каждый с сайта GoodLuckBuy.
    Я обычно прикидываю расположение и размеры в inkscape, потом оставляю контур, распечатываю и наклеиванию на заготовку.

    На момент постройки у меня был только маленький обрезок фольгированного стеклотекстолита, поэтому получилось два прямоугольника размером 65 на 85 мм. В которых позже было проделано еще 4 отверстия для крепления подвеса с аккумулятором и камерой.

    В итоге получилась вот такая рама, скрепленная пластиковыми болтами и гайками, которая к тому же не плохо складывается (позже так красиво не будет, но всё равно компактно)

    Поворотный механизм


    Самое сложное и проблемное место трикоптера — это поворотный механизм заднего мотора, служащий для компенсации вращения, а так же для поворота. Вот как раз из-за него долго не решался строить «трешку», а очень хотелось в виду экономичности и возможности легко складывать раму для транспортировки. Как и в статье Девида, я взял вот такие штуки:

    А вот с сервой вышла ошибка (хотел немного поэкономить, а пришлось покупать два раза), поэтому первый вариант механизма получился довольно большим и тяжелым.

    Поэтому рекомендую сразу брать серву BMS-385DMAX, указанную в статье Девида.
    Заметьте, чтобы стяжка, держащая поворотный механизм не слетела, следует немного отогнуть профиль. Так же рекомендую прикрутить небольшую деревяшечку в углубление белого блока механизма, а так же использовать 2х сторонний скотч или клей.


    Регуляторы скорости, моторы и пропеллеры


    По традиции (да и в наличии дома было) регуляторы скорости HobbyKing BlueSeries 30A и моторы 20-22L. Регуляторам скорости пришлось удлинить провода питания, чтобы удобно вывести разъем питания, да и чтобы достало до аккумулятора. И конечно надо немного изменить настройки регуляторов скорости, включив Brake, увеличив Timing до High и убрав плавное ускорение (на разных регуляторах скорости различные параметры, но в целом ставить всё так, чтобы было быстрее).

    Пропеллеры разнонаправленные, согласно вращениям моторов: передний левый вращается по часовой стрелке, передний правый против часовой, а задний в зависимости от ваших настроек (напоминаю что для смены направления вращения достаточно поменять любые 2 провода от регулятора скорости до мотора местами).

    Подвес, аккумулятор и стойки


    Подвес в данном случае это просто фанерка, вырезанная под ширину аккумулятора. На фанерку клеится липучка (другая часть на аккумуляторе) и заодно продевается дополнительная липучка для надежного крепления аккумулятора.

    К подвесу через стяжки прикреплены силиконовые трубочки, к раме так же на стяжках приделаны другие силиконовые трубочки, а потом скрепляются между собой для гашения вибрации на камере.

    Чтобы коптер не приземлялся на батарейку (что крайне опасно), из остатков текстолита можно выпилить 3 небольших прямоугольника и, просверлив в них отверстия, закрепить на лучи стяжками.

    При относительно жестком приземлении стяжки отваливаются, гася большую часть энергии падения, поэтому аккумулятор не страдает (проверено в падении с 7 метров об асфальт).

    Полетный контроллер Crius Lite


    Не так давно на сайте goodluckbuy появился очень дешевый полетный контроллер с atmega328p и набором датчиков: гироском+акселерометр для Lite версии и дополнительные барометр и компас для Standart версии. Lite версию взял по двум причинам: цена (на момент покупки разница была в 2 раза) и бессмысленность других датчиков (курс прекрасно держит и без компаса, а удержание высоты с прыжками +-2 метра на датчике bmp085 меня не вдохновляют).

    После покупки рекомендую отковырять всё лишнее и пополоскать платку в спирте, так как почти всем китайцы оставили много токопроводящей грязи которая замыкает контакты и может просто убить контроллер.

    Крепим плату и сопутствующее оборудование (приемник) к раме с помощью вспененной липкой ленты. Держит очень прочно, а заодно и вибрации немного устраняет. (только антенну не крепите так, если собираетесь далеко летать).
    Вес коптера около 800 грамм, время полета с 2.2Ah аккумулятором и камерой до 200 грамм около 10 минут, при этом запаса мощности еще около 40-50%.
    На этом железная часть заканчивается и начинается игра с софтом.

    Программное обеспечение


    После первого подключения платы выяснилось что залитая прошивка довольно старая, да еще и с перепутанными осями датчиков, т.е. летать на такой можно даже и не пытаться. Поэтому скачиваем Arduino IDE и новую прошивку (не качайте dev!), а еще лучше порт от mahowik с кучкой улучшений.

    Настройка

    Открываем через Arduino IDE скетч-прошивку. Вся конфигурация описана в файле config.h (подробнее о большинстве параметров и настройках можно прочитать тут, в данной статье многие мелочи опущены). Для трикоптера выставляем тип рамы #define TRI, тип платы датчиков #define CRIUS_LITE и фильтр для гироскопа #define ITG3200_LPF_42HZ. А теперь в настройках Arduino IDE выбираем любую 328p ардуинку и заливаем полученный скетч.
    Запускаем MultiWiiConf для вашей системы.

    Так как наш поворотный механизм использует серву, у которой есть свойства сгорать при сильных нагрузках, то лучше узнать и установить пределы отклонений сервы. Для этого стиком YAW на пульте управления отклоняйте серву влево и вправо и запомните максимальное и минимальное значение SERVO в её крайних положениях, после чего введите эти значения в файле config.h
    /* you can change the tricopter servo travel here */
    #define TRI_YAW_CONSTRAINT_MIN 1340
    #define TRI_YAW_CONSTRAINT_MAX 1855
    

    И заново загрузите скетч в контроллер. Теперь можно попробовать взлететь, но учтите, что коптер будет вращаться, поэтому оттримируйте канал YAW на пульте, чтобы не было вращений при взлете и полетах, а потом снова зайдите в MultiWiiConf, посмотрите это значение в поле SERVO и поменяйте его в
    #define TRI_YAW_MIDDLE 1630 // tail servo center pos. - use this for initial trim; later trim midpoint via LCD
    

    ВНИМАНИЕ! В новой прошивке (2.0 и выше) подобное триммирование сделано через LCD экранчик или терминал, если у вас нет ни того ни другого, то придется немного поменять код в Output.ino
      #ifdef TRI
        motor[0] = PIDMIX( 0,+4/3, 0); //REAR
        motor[1] = PIDMIX(-1,-2/3, 0); //RIGHT
        motor[2] = PIDMIX(+1,-2/3, 0); //LEFT
        servo[5] = constrain(TRI_YAW_MIDDLE + YAW_DIRECTION * axisPID[YAW], TRI_YAW_CONSTRAINT_MIN, TRI_YAW_CONSTRAINT_MAX); //REAR
      #endif
    

    Готовый файл конфигурации для моего трикоптера nekaka.com/d/sgNj8AXp2Y — возможно кому то пригодится.
    Теперь можно настраивать PID, добавлять управление подвесом камеры и т.д., а так же добавить поддержку GPS с функциями удержания позиции и возвратом домой.

    Заключение


    На самом деле при постройке и настройке будет много непонятного и интересного. Но занятие авиамоделизмом затягивает, а занятие коптерами затягивает в двойне, особенно если вы программист и есть желание улучшить код одного из open source проектов.
    И в заключении видео недавнего полета, во время которого коптер сильно пострадал, но был быстро отремонтирован тут же на поле (спасибо стяжкам и пластиковым болтам).

    Съемка велась с 2х аппаратов: квадрокоптер с камерой GoPro и мой трикоптер с бортовой FPV камерой, картинка с которой записывалась на земле на старую miniDV камеру.
    ps: если есть какие то вопросы — задавайте, буду обновлять статью по мере возможности.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 35
      +3
      После таких статей жалею, что руки не под то заточены :(
        +7
        Думаете у меня заточены? я банально дырки не могу ровно насверлить, вроде сделал всё по своим «чертежам», а всеравно потом подгонял напильником и молотком =)
        Но кстатии со временем начинает лучше и лучше получается, это уже 4 или 5 мой коптер. Сейчас на полке стоит 6 моторный зверь с подвесом под камеру — никак не выйду на улицу проверить в полете.
          0
          Гм… Возможно у меня есть шанс :) Выложите потом, пожалуйста, отчет о 6-моторном.
          PS. Спасибо за ссылки. Раньше читал подобные обзоры, но не хватало точных характеристик. Просто бросались терминами и названиями.
            +2
            Видео проб в квартире — ужасно болтает, т.к. много ветра. Еще не понравилось — весит >2 кг, аккум 8Ah, летает менее 10 минут, еле утягивает фотик, трикоптер меньше 1 кг даже с фотиком (с подвесом будет около 1 кг), аккум 2.2Ah, летает больше 10 минут. Скорее всего Y6 даже не увидит неба, хочу переделать в обычную плоскую гексу, чтобы хотя бы грузоподемность была нормальная, да и время полета должно до 15 минут дотянуться.
        0
        Высоту держит? Мне так и не удалось добиться удержания высоты с этим контроллером, причем баро совсем не помог.
        Забавно что кук при этом отлично держит, а у него только гироскопы
          0
          В этом контроллере (у меня кстатии только гира и аксель) барометр, который шумит +-1 метр, я не представлю как с ним приемлемое удержание высоты сделать можно, в ближайшее время хочу заказать MS5611, он +-1см шумит (в 100 раз точнее), на нем говорят отлично высоту держит. (еще многие не в курсе что барометр надо под крышку пихать, иначе он будет измерять ветер от пропеллеров)
          Кук физически не может держать высоту, как и горизонт, банально из-за отсуствия соотвествующих датчиков. Скорее всего совпадение положения ручки газа и грузоподъемности коптера.
            0
            Под удержанием высоты, в данном случае, я имел ввиду возможность найти положение ручек при котором коптер стабилен. В куке это получается легко. Его приходится иногда подруливать но в целом он может держаться.
            Мой Crius Se совсем отказвыается это делать, даже с экспонентой на газе и прочими ухитрениями.

            В данном случае +- метр меня бы целиком устроило
              0
              Мне удавалось найти, но когда коптер нагружен, с легким почти невозможно найти точку висения, особенно если ветер еще есть. А вот +-1 метр это если очень сильно повезет и найтроите параметры удержания высоты. У меня ничего нормально не получилось ни на MultiWii, ни на MegaPirate. Прыгает метров по 5, а то и вообще в землю впилюкивается, я ручкой газа лучше держу. Пока что вся надежна на новый баро датчик.
          0
          расскажите из чего делали FPV. Я вот тоже сделал коптер, собираюсь делать фпв, интересуюсью интересуюсью
            0
            Если паvять не изменяет, то брал вот такой комплект < ahref=«www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=13438»>900MHZ 200mW, дешево, метров на 300 пробивает со стандартной антенной, хочу переделать на «клевер», но для 900mhz больно здоровая бандура получится.
              0
              А с линзой www.rangevideo.com/index.php?main_page=product_info&cPath=6&products_id=27 WIDE качество заметно улучшается
                0
                С чего вдруг? Качество улучшается когда камера нормальная стоит, а тут самая простая и дешевая, так что замена линзы мало чем поможет (к тому же она уже другая).
                  0
                  Попробуйте — узнаете. Там отвратительная линза идет в комплекте.
                  У меня 3 линзы и 2 камеры, было на чем потестировать
                    0
                    wide или обычная без разницы по качеству, но wide удобнее для FPV. Но в любом случае огромная разница с тем что идет в комплекте
                      –1
                      Я уже давно поменял линзу, чтобы угол обзора был пошире, качество принципиально не поменялось. Да и смысла особого нет — для полета и ориентирования более чем хватает, а видео fullhd все равно не станет от замены оптики.
                        –1
                        Возможно качетсво вашей новой линзы не отличается от стоковой. Или-же ваша стоковая линза была достаточно хорошей. (Что вряд-ли, у меня такой-же комплект, но камерой PAL www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=11976).

                        О FullHD и речи быть не может, однако разница очень ощутима.

                        Если вас все устраивает как есть — отлично, я просто поделился успешным опытом улучшения этой системы, возможно кому-то тоже будет полезно.

                        Странно что вы совсем не приемлите мнение отличное от вашего, на хабре достаточно людей с опытом и знаниями побольше вашего.
                          0
                          Я не не примелю чужое мнение, я говорю что в моем случае линза уже была заменена (возможно такого же «качества») и меня устраивает картинка для ориентации. Реально улучшит её только новая камера. Т.е. для меня бессмыслена замена линзы при условии что камера заведомо фиговая. Если вам помогло, то могу только искренно порадоваться.
                    0
                    На DX кстати продается линза на 1.8мм, чтобы совсем уж широко :-)
                      0
                      На DX продается набор линз (давно покупал), качество не ахти конечно, но есть из чего выбрать. Слишком широкий угол в итоге не удобен оказался для полетов.
                0
                Надо будет отряхнуть пыль со своего квадра, залить свежую МультиВии, отпечатать таки нормальные основы на принтере и переделать с 10 на 20 профиля на 12 на 12… Ну и, возможно, проапгрейдить до Окто четырёхлучевого…
                  0
                  Сейчас осваиваю гексакоптер — на самом деле сложно сразу в тему войти. Чего только стоило найти информацию о том, что стандартный приёмник turnigy не умеет ppm sum, из-за чего в режиме гексакоптер не работают pitch и yaw.(для меня пока загадка, почему же в режиме квадро все ок) Но оказалось, что это лечится. либо доработкой приёмника(ваиант сложнее), либо раскомментирвание строчки в конфиге, тогда 5 и 6 мотор подключаются на a0 и a1. Первые полеты пока спорные) трясется в воздухе и с батарейкой вышло что пробовать пришлось на 1500mah, которая садится почти сразу.

                  Сейчас бы если начинал — то лучше бы квадрокоптер делал — для начала куда проще.
                    0
                    Гекса на 1.5Ah? Посчитайте свой конфиг на ecalc.com — есть подозрения что аккум не просто быстро садиться, а высаживается на пределе и может просто помереть или даже перегреться и взорваться.
                    А вообще от гексы толку нет, если не собираетесь таскать тяжелые камера.
                      0
                      Там какой-то спец калькулятор по ссылке должен быть?
                        0
                        упс, извиняюсь, ecalc.ch… или сразу ссылка на калькулятор ecalc.ch/xcoptercalc_e.htm?ecalc
                          0
                          Для фото-видео собственно и хотел, потому как просто полеты как на обычном вертолёте быстро надоедают.
                          за ссылку спасибо
                    +2
                    Эхх, а я после недавнего краша квадрика боюсь. Самопроизвольно стартанул на максимальном газу. Хотя есть подозрения что эт мы с корешем что-то с тумблерами аппы перемудрили :-) Теперь висит на стенке полуразобраный (квадрик, не кореш), ждёт когда у хозяина руки трястись перестанут.
                      0
                      Господа специалисты в этом вопросе, подскажите пожалуйста, будьте так бобры, не откажите в любезности:

                      А если я куплю двух летающих рыб, и прикреплю к ним коптер? Улучшит это такие характеристики, как:

                      − длительность полета,
                      − устойчивость в движении,
                      − непотопляемость в открытых водоемах.

                      Или ерунда это все? Подьемная сила гелия слишком низкая, а парусность вырастет в десятки раз?
                        +1
                        Это будет страшная ерунда, кроде увеличения времени зависания ничего не будет, зато
                        — управление никакое (если только самих рыбок задействовать, но всеравно фигня имхо)
                        — в ветер эти 2 шарика будет болтать, а то и вообще упадут
                        — когда оно плюхнется в воду коптер будет в воде, а рыбки на плаву скорее всего
                        0
                        А на каких расстояниях держит связь, и как относится к препятствиям на пути сигнала?
                          0
                          Обычно летаю не дальше 300 метров и в прямой видимости аппарата, поэтому не могу сказать. Но в целом для пульт+приемник все те же косяки что и с WiFi должны быть (толстые стены, железо и т.д. препятствуют прохождению сигнала) — частота 2.4ггц, для видео 0.9ггц (как у GSM).
                          0
                          Возможно, если рама металлическая наверно стоит изменить ее сопротивление и попробовать использовать ее в качестве «земли».
                          Хотя эти несколько грамм экономии веса наверно не стоят усилий.
                            0
                            Ваша статья побудила меня собрать свой трикоптер :)
                            Не могли бы Вы выложить схемы подключения двигателей, регуляторов скорости, самого MultiWii, куда подключить телеметрию и т.д. вобщем всю электронику.

                            Был бы Вам очень признателен.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое