Instrukcja uruchomienia płytki MultiWii v0.6

Płytka MultiWii jest to kompletny układ do kontroli i stabilizacji lotu wielowirnikowców.Aby uruchomić wielowirnikowiec potrzebne są jeszcze dodatkowe elementy:Odbiornik RC z aparaturą, co najmniej cztero kanałowąOdpowiednia liczba silników i regulatorów bez szczotkowych 3F.Dodatkowy BEC – jeśli regulatory nie posiadają.Odpowiednia liczba śmigieł lewo i prawoskrętnych.W przypadku helikoptera jedno serwo.W przypadku modułu stabilizacji kamery dodatkowe dwa serwa.

Płytka wyposażona jest w układy:

Główny procesor MEGA 382P Mini Pro 16MHz 5V, procesor główny

ITG-3200 3-osiowe żyro, układ potrzebny do stabilizacji lotu

BMA180 3-osiowy Akcelerometr, potrzebny do samo poziomowania koperta (lot w trybie platformowym)

BMP085 Czujnik ciśnienia, stabilizuje wysokość, trzeba go zabezpieczyć gąbką tak jak to się robi z mikrofonami, cała płytka powinna być w obudowie aby nie było przewiewu.

HMC5883L Kompas, aby model trzymał kierunek.

Opis wyprowadzeń z płytki

Typowe zastosowanie, Qudrocopter X lub Tricopter

Standardowy odbiornikpodłączamy pod:R1 - Elevator / Pitch R2 - Ailron / Roll R3 - Throttle R4 - Ruder / YawR5 - Aux1 – Piaty kanał do przełączania trybu lotu.(UWAGA – na płytce z tyłu jest opis wyprowadzeń i może występować tam błąd, R1 i R2 mogą być błędnie opisane)

Quadrocopter XM1 – Silnik Lewy TylnyS1 – Serwo PITCH stabilizacji kameryM2 – Silnik Prawy PrzedniS2 - Serwo ROLL stabilizacji kameryM3 – Silnik Prawy TylnyM4 – Silnik Lewy Przedni

TricopterM1 – Silnik Lewy PrzedniS1 – Serwo PITCH stabilizacji kameryM2 – Silnik Prawy PrzedniS2 - Serwo ROLL stabilizacji kameryM3 – Silnik TylnyM4 – Serwo tylnego ramienia

Niestandardowe podłączanie:

Odbiornik z wyjściem PPMJeśli posiadamy odbiornik z wyjściem szeregowym PPM podpinamy sygnał z odbiornika pod wejście R3

Możemy wtedy wykorzystać pozostałe wejścia do dodatkowych silników dla Haxacoptera.

Możliwe konfiguracje i podłączenie:

1. Niezbędne oprogramowanie

Sterownik USB do FTDI chip, niezbędny aby po podłączeniu przez USB, kontrolera MultiWii, komputer rozpoznał urządzenie USB i zainstalował nam port COM dzięki któremu będziemy się komunikować z kontrolerem. http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm

Software MultiWiiV1_8_patch1.zip Zawiera kod do MultiWii oraz oprogramowanie do konfiguracji i kalibracji MultiWii pod Linux, MacOS i Windows. Wszystkie wersje oprogramowania są dostępne tu:http://code.google.com/p/multiwii/source/browse/#svn/tags%3Fstate%3Dclosed

Można też skorzystać ze skonfigurowanego oprogramowania w wersji 1.8 skonfigurowanej pod Quadrocopter P.Wersja z AkcelerometremMultiWii1_8_gyro_acc_mag_baro.zipWersja bez.MultiWii1_8_gyro_acc.zip

Środowisko do programowania procesora: Arduino IDE 022 pod Linux, Windows i MacOS http://arduino.cc/en/Main/Software

USBPłytka MultiWii v0.6 posiada wbudowane USB i programowanie oraz konfiguracja wykonujemy przez to złącze.Jeśli ktoś posiada przewód szeregowy może też skorzystać z wbudowanego złącza FTDI.

Instalacja sterowników USB do FTDI chipRozpakowujemy plik ze sterownikiem (CDM20814_WHQL_Certified.zip dla Windows) do wskazanego katalogu.Podpinamy samą płytkę do portu USB, pakiet zasilający ma pozostać odłączony ponieważ płytka będzie zasilana z portu USB, komputer rozpoznaje nowe urządzenie i wskazujemy mu katalog gdzie jest rozpakowany sterownik. W systemie powinien się pojawić nowy port COM.

Rozpakowanie oprogramowania MultiWiiV1.8 patch1 lub innego(Instrukcja została sporządzona na podstawie oprogramowania w wersji 1.8 patch1 dlatego korzystając z innych wersji mogą być drobne różnice.)Rozpakowujemy spakowany plik MultiWiiV1_8_patch1.zip do wskazanego katalogu.

Rozpakowanie oprogramowania środowiska Arduino IDE 022Rozpakowujemy spakowany plik (arduino-0022.zip dla Windows) do wskazanego katalogu.

2A. Konfiguracja kodu MultiWiiV1_8_patch1Kod oprogramowania 1.8 jest rozbity na kilka plików. Uruchamiamy Arduino IDE, wczytujemy plik MultiWiiV1_8_patch1.pde. Przy okazji zostaną otwarte pozostałe pliki. Wszystkie ustawienia znajdują się w pliku config.h dlatego należy kliknąć na zakładkę config.h i wykonać poprawki.Aby skonfigurować kod trzeba odblokować odpowiednie linijki poprzez usunięcie "//" , a do niewłaściwego wyboru dodać "//" na początku aby linię de aktywować.

Przykładowe zmiany:Wybór typu regulatora, a raczej ustawienie poziomu minimalnego gazu w regulatorze, które pozwoli na prawidłowe inicjalizowanie regulatorów oraz uzyskanie jałowych obrotów po aktywacji silników. Po aktywacji silników wszystkie powinny się kręcić i żaden nie powinien się wyłączać.//#define MINTHROTTLE 1300 // for Turnigy Plush ESCs 10A//#define MINTHROTTLE 1120 // for Super Simple ESCs 10A//#define MINTHROTTLE 1220#define MINTHROTTLE 1150

Wybór typu wielowirnikowca, przykładowo Quad X: //#define GIMBAL//#define BI//#define TRI//#define QUADP#define QUADX//#define Y4//#define Y6//#define HEX6

Wybór zamontowanych czujników: Mogą występować rożne, lub być ich mniej lub więcej w zależności od zamówionej wersji płytki. Dla w pełni wyposażonej płytki v0.6 wymagane jest odblokowania obsługi tych czujników:#define ITG3200 (żyroskop) #define BMA180 (akcelerometr)#define BMP085 (barometr)#define HMC5883 (magnetometr)

Zapisujemy zmiany.

2B. Konfiguracja MultiWii1_8_gyro_acc(_mag_baro).zipMożemy też skorzystać z gotowego kodu dedykowanego do tej płytki.Jeśli nasza płytka posiada barometr i magnetometr rozpakowujemy plik: MultiWii1_8_gyro_acc_mag_baro.zipJeśli nie, to rozpakowujemy plik:MultiWii1_8_gyro_acc.zipJak powyżej (2A), otwieramy plik MultiWiiV1_8.pde w Arduino IDE i nanosimy poprawki w config.h Dla typowych zastosowań praktycznie wystarczy wybrać typ wielowirnikowca i zapisać.

2C. Konfiguracja starszego oprogramowania MultiWiiV1_7Jeśli będą problemy z dziwnym zachowaniem wielowirnikowca można spróbować starszej sprawdzonej wersji oprogramowania.W wersji 1.7 cały kod się mieści w jednym pliku, dlatego uruchamiamy Arduino i otwieramy plik MultiWiiV1_7.pde i poprawki nanosimy w zakładce MultiWiiV1_7.pde, a następnie zapisać zmiany.

3. Kompilacja i zaprogramowanie procesora sterownika MultiWii.

Podłączamy kontroler do USB, zasilanie z pakietu pozostaje odłączone.

W Arduino IDE wybieramy:

Menu -> Tools -> Board -> Arduino Pro or Pro Mini (5v, 16MHz) W/ ATmega382 Menu -> Tools -> SerialPort -> przykładowo COM7 – port który się pojawia na liście urządzeń po podłączeniu płytki MultiWii.

Wciskamy ikonę "Compile / Verify" i czekamy chwilkę aż program zostanie skompilowany.

Wciskamy ikonę Upload i czekamy chwilkę aż wygenerowany kod zostanie załadowany na płytkę.

Gdyby soft nie chciał się załadować lub nic się nie działo (podczas przesyłania programu dioda przy gnieździe USB powinna intensywnie mrugać) można spróbować odłączyć i ponownie podłączyć płytkę i zweryfikować port COM.

Zamykamy program Arduino.

4. Konfiguracja wielowirnikowca

Możemy uruchomić program MultiWiiConf (MultiWiiConf_1_8_patch1.exe dla Windows) Wybieramy właściwy port COM Wciskamy "START", "READ", "CALIB_ACC" oraz "CALIB_MAG" aby czujniki się ustabilizowały.Jeśli płytka jest już zamontowana na gotowej ramie to przed wciśnięciem „Calibrate” warto postawić model na wypoziomowanym płaskim podłożu aby wbudowany akcelerometr prawidłowo się wyzerował. Jeśli tego nie zrobimy trzeba pamiętać aby nie próbować w przyszłości latać bez kalibracji ACC na wypoziomowanym podłożu.

Wciskamy Stop i odłączmy płytkę.

5. Podłączenie odbiornika.

Standardowo odbiornik podłączamy po wejścia R1 - R5R1 - Elevator / Pitch R2 - Ailron / Roll R3 - Throttle R4 - Ruder / YawR5 - Aux1 – Piąty kanał do przełączania trybu lotu.(UWAGA – na płytce z tyłu jest opis wyprowadzeń i może występować tam błąd, R1 i R2 mogą być błędnie opisane)

Jeśli posiadamy odbiornik z wyjściem szeregowym PPM podpinamy sygnał z odbiornika pod wejście R3Przed programowaniem procesora należy też poprawić konfigurację kodu w config.hNależy odnaleźć prawidłową linie aby kolejność kanałów była zgodna z naszą aparaturą:#define SERIAL_SUM_PPM PITCH,YAW,THROTTLE,ROLL,AUX1,AUX2,CAMPITCH,CAMROLL //For Graupner/Spektrum//#define SERIAL_SUM_PPM ROLL,PITCH,THROTTLE,YAW,AUX1,AUX2,CAMPITCH,CAMROLL //For Robe/Hitec/Futaba//#define SERIAL_SUM_PPM PITCH,ROLL,THROTTLE,YAW,AUX1,AUX2,CAMPITCH,CAMROLL //For some Hitec/Sanwa/Others

Odbiornik należy pierw zbindować jeśli nie zostało to zrobione wcześniej.Należy włączyć aparaturę, podłączyć kabel USB z komputera do kontrolera MultiWii razem z podłączonym odbiornikiem. Prądu powinno wystarczyć na odbiornik, jeśli nie to przed podłączeniem USB trzeba podłączyć regulator lub BEC i pakiet.Uruchamiamy MultiWiiConf wybieramy port i wciskamy START Patrzymy na prawy górny segment programu, są tam wyświetlone słupki i odczytane wartości z naszej aparatury. THROTTLE, PITCH, ROLL, YAWW, AUX1 ........

Trymujemy kanały w aparaturze tak aby wartości środkowe drążków były w okolicy 1500. Następnie ustawiamy EndPoint'y w aparaturze aby zakres zmian mieścił się z drobnym marginesem pomiędzy 1000 a 2000. Przeciętnie jest to ok 120% na wszystkich kanałach i powinno dać wynik 1020 do 1980

Jeśli pozostawimy za mały zakres (1100 -1900) to może być problem z aktywowaniem silników i innych funkcji.

Możemy też symulować aktywację silników (opis aktywacji trochę dalej) i obejrzeć w programie jak się silniki powinny zachowywać (FRONT_L i reszta). Po aktywacji słupki określające moc silników powinny się unieść do wartości zadeklarowanej w kodzie (#define MINTHROTTLE 1150)Na widocznym obrazku silnik FRONT_L ma wartość1850 i jest to wynik lekkiego dodania gazu i ruszenia drążka PITCH i ROLL.

Można odłączyć płytkę od USB.

6. Podłączenie regulatorów.

Przed podłączeniem regulatorów warto sprawdzić czy działają i czy BEC'e dają prawidłowe napięcie 5V, więcej regulatorów to większe prawdopodobieństwo trafienia uszkodzonego.

Następnie każdy regulator przed podłączeniem do kontrolera trzeba podłączyć bezpośrednio do odbiornika pod kanał gazu i skonfigurować. Można je skonfigurować oddzielnie lub przez wielokrotny kabel YJeśli jest taka możliwość to na początku warto zresetować do wartości fabrycznych.Następnie jeśli tak funkcja występuje skalibrować zakres gazu do aparatury w zakresie od -100 do 100% Przyśpieszenie należy ustawić na największe, Soft Start Off, Accelaration Hard itd Hamulce wyłączone Opcjonalnie zaleca a się przełączenie regli na NiMH dzięki czemu nie ryzykujemy odcięciem mocy przez któryś regulator przy nadmiernym rozładowaniu pakietu.

Tak przygotowane regulatory możemy podłączyć do kontrolera.

Uwagi:Większość regli ma stabilizatory liniowe więc możemy je podłączyć równolegle. Jeśli są impulsowe (SBEC , UBEC) należałoby wypiąć żyły plusowe z obudów (środkowa czerwona żyła we wtyczce futaba) pozostawiając tylko jedną wtyczkę z zasilaniem. Jeśli napięcie jest wyższe niż 5V, np 5,5V lub 6V i nie da się regli skonfigurować do 5V to należy użyć StepDown'a (diodę), dodatkowego BEC'a lub inaczej obniżyć napięcie.

Należy również pamiętać aby nie podłączać pakietu po podłączeniu płytki do USB. Jeśli jest potrzeba badania odczytów przy pracujących silnikach należy pierw podłączyć pakiet a potem USB.

Wtyczki regulatorów (oraz serwo ogonowe w przypadku Tricoptera) podpinamy do wejść M1-M4.Jeśli posiadamy odbiornik z wyjściem PPM możemy podłączyć dodatkowe silniki dla Haxacoptera pod R1 i R4.Możliwe konfiguracje.

7. Pierwsze uruchomienie silnikówNa początku nie należy zakładać śmigieł.Włączamy aparaturę, płytkę podłączamy do komputera uruchamiamy program MultiWiiConf, a następnie podpinamy pakiet.

Silniki jak i też inne niektóre funkcje aktywujemy przy pomocy odpowiedniego pchnięcia drążków na aparaturze.

Silniki aktywujemy tak:

lub

Silniki de aktywujemy tak:

lub

Jeśli mamy układ Tricoptera silniki aktywujemy tak:

Jeśli mamy układ Tricoptera silniki de aktywujemy tak:

Jeśli model będzie za mocno przechylony to silniki mogą się nie chcieć aktywować. Jeśli ustawimy DualRate'y na drążkach to też mogą nie chcieć się aktywować. Po aktywacji trzeba zweryfikować czy kręcą się we właściwym kierunku oraz czy właściwe silniki przyśpieszają zgodnie z tym co jest wyświetlane w programie MultiWiiConf podczas sterowania aparaturą lub poruszania modelem.

8. Wstępne ustawienia

Pierwsze próby najlepiej wykonać na domyślnych PID'ach.Aby sprawdzić i/lub zmodyfikować aktualne ustawienia uruchamiamy MultiWiiConf wybieramy port, wciskamy ”START” a następnie ”READ”.

Parametry możemy zmodyfikować a następnie wcisnąć ”WRITE” aby je zapisać na płytce. Opis ustawiania P,I,D, Rate są opisane tu: http://www.multiwii.com/?page_id=104 lub można poszukać na forum http://rc-fpv.pl/

Na obrazku dodatkowo też widać że są pozaznaczane pola pod AUX1, są to funkcje które aktywuje się przełącznikiem na aparaturze, w tym przypadku dla przełącznika w dolnej pozycji wszystko jest wyłączone, dla środkowej pozycji przełącznika włączony jest czujnik ACC (akcelerometr) czyli lot jest w trybie platformowym, w górnej pozycji przełącznika dodatkowo aktywuje się magnetometr.Klikając na odpowiednie kwadraty można wybierać które czujniki kiedy są włączone.Sterowanie AUX2 jest możliwe tylko przy odbiorniku RC z wyjściem szeregowym PPM podłączonym do pinów R3.

Odłączamy USB i wyłączamy kopter.

9. Kalibracja (zerowanie) czujników

Żyroskopy się zerują przy każdym uruchomieniu. Dlatego kopter po podłączeniu pakietu musi być nieruchomy przez pierwsze kilka sekund aby żyroskopy miały chwilę czasu na wyzerowanie.

Jeśli nie jesteśmy pewni czy podczas podłączania koptera, nim nie poruszyliśmy, można wyzerować żyroskopy przy nieaktywnych silnikach kombinacją drążków:

Czujnik ACC nie kalibruje się przy włączeniu. Pamięta ostatnie zerowanie. Wyzerować można z poziomu programu MultiWiiConf wciskając CALIB_ACC lub przy pomocy drążków.

Trzeba pamiętać aby przed kalibracją ACC postawić kopter na idealnie poziomym podłożu. Jeśli jest pochyłe, kopter w trybie platformowym też będzie wisiał pochyło i odlatywał.

Czujnik ACC zerujemy przy nieaktywnych silnikach kombinacją drążków:

Jeśli przy próbach lotu z ACC kopter jest przechylony to należy de aktywować silniki i jeszcze raz skalibrować ACC. Jeśli odchyłka jest niewielka możemy wytrymować czujnik ACC przy pomocy drążków.

Czujnik ACC trymujemy przy nieaktywnych silnikach kombinacją drążków:

Lewy drążek trzymamy w górnej pozycji natomiast prawy odchylamy w żądanym kierunku i wracamy do pozycji zerowej. Każdorazowe pchnięcie prawego drążka będzie potwierdzone zamigotaniem niebieskiej diody i sygnałem dźwiękowym.

10. Pierwsze próby.

Zakładamy śmigła, stawiamy na poziomym podłożu, podpinamy pakiet.

Na początku warto sprawdzić działanie naszego wielowirnikowca z wyłączonym ACC.Należy aktywować silniki.Jak ktoś się czuje pewnie może kopter wziąć do ręki i powoli dodawać gazu aż poczujemy że się sam unosi. Podczas dodawania gazu i w zawisie kopter powinien zachowywać się stabilnie, kontrować nasze próby wychylenia, może z czasem sam powoli chcieć się odchylać, ale bardzo powoli, wtedy można skorygować poziom drążkiem na aparaturze, warto też ocenić czy niezależnie od siły gazu i siły skrętu jesteśmy w stanie utrzymać model w ręku.

Jeśli model jest stabilny i przeprowadziliśmy kalibrację ACC zgodnie z instrukcją, to można włączyć ACC przełącznikiem AUX, w tym momencie kopter powinien się ustawić idealnie poziomo. Jeśli odchyłka jest delikatna, to należy de aktywować silniki, trymować ACC i zrobić kolejna próbę.Jeśli odchyłka jest duża to należy jeszcze raz kopter postawić na płaskim podłożu i jeszcze raz wyzerować czujnik ACC.

Jeśli się nie czujemy na siłach trzymać modelu w ręku lub model jest ciężki i ma silne silniki można próby robić startując z ziemi.

Jeśli model się przechyla podczas startu, to znaczy że aparatura nie jest dobrze wytrymowana. Jeśli tak jest to po podłączeniu do MultiWiiConf odczyty drążków nie będą w okolicy wartości 1500. Odchyłka o 5 lub wiece będzie powodowała obracanie modelu.Należy wtedy zdjąć gaz i poprawić właściwy trym (PITCH lub ROLL) i próbować kopter podnieść jeszcze raz. Bardzo powolne podnoszenie gazu też nie jest wskazane, czym więcej czasu upłynie od podniesienia drążka gazu z pozycji zera do momentu odrywania się koptera od ziemi tym większa może być chęć przechylania.

Drugim powodem przechylania się koptera przy starcie lub w locie jest dryfowanie żyroskopów. Dryf może być spowodowany tym że kopter był ruszany podczas inicjalizacji. Jeśli tak jest, to po podłączeniu do MultiWiiConf o odczyty GYRO nie będą równe 0Dryf może też być spowodowany nadmiernymi drganiami i wtedy należy się przyjrzeć czy silniki nie generują drgań i czy śmigła są wyważone.

Inne nieprzyjemne objawy podczas prób to oscylacje i nerwowe zachowania i drgania koptera. Nieregularne drgania i nerwowe drobne ruchy mogą być spowodowane wibracjami. Warto sprawdzić czy wszystkie śmigła są wyważone i czy któryś silnik ze śmigłem nie generuje więcej wibracji niż inne.Oscylacje są najczęściej spowodowane za dużym wzmocnieniem dla danej platformy. Obniżenie wartości P w PID może pomóc ale zbytnie obniżenie spowoduje dużą miękkość koptera i podatność na wiatr.

Opis ustawiania P,I,D, Rate są opisane na stronie MultiWii:http://www.multiwii.com/?page_id=104 lub na forum: http://rc-fpv.pl/

11. Podłącznie LED i monitorowanie pakietu.

Na płytce są dodatkowe cztery gniazda

Pierwsze od lewej P_IN jest to gniazdo do podłączenia pakietu. Nie jest to gniazdo do zasilania płytki lecz do monitorowania napicia pakietu oraz dystrybucji napięcia z pakietu.

Drugie gniazdo P_OUT jest podłączone na sztywno do gniazda pierwszego. Możemy tu podłaczyć dodatkowe urządzenia jak GPS jeśli jest to wygodne.

Trzecie Gniazdo LED służy do podłączenia diod LED i załącz ono LEDy jak aktywowany jest buzzer (piszczyk).

Czwarte gniazdo LED służy do podłączenia diod LED i załącz ono LEDy jak buzzer jest nieaktywny.

12. Potencjometry

Na płytce znajdują się trzy potencjometry. Są one podłączone do wejść analogowych A2, A6, A7 w procesorze.Mogą być przykładowo wykorzystane do korekcji pracy Gimball'a

Kombinacje drążków

Aktywacja Silników

De aktywacja Silników

Aktywacja SilnikówTricopter

De aktywacja SilnikówTricopter

Kalibracja Gyro

Kalibracja ACC

Trymowanie ACC

lub

lub