RC Houby - Neoficiální klub leteckých modelářů

Autor článku: KARAS

WASPCOPTER
Quadrocopter (CRIUS v1.9 - MultiWii)

ÚVOD

V poslední době jsem tak přemýšlel a začal uvažovat o rozšíření svých modelářských zkušeností. Nikdy jsem nebyl příznivcem vrtulníků, ovšem kategorie Multikoptéry mě zaujala. Především proto, že je to jednodušší na ovládání a lze s těmito modely natáčet videa, což byla důležitá vlastnost, který mě donutila k jeji stavbě.
Hledal jsem informace o tzv. Quadrocopter (Kvadrokoptéra). Což je model se čtyřmi vrtulemi. Bohužel postavené a kompletní stroje dosahují cenové relace 10 tisíc a výš, rozhodl jsem se postavit si jej sám. Provedl jsem 3D návrh a pustil se do stavby.

KOMPONENTY

Po prohledání internetu jsem se rozhodl pro rám stavěný z hlinikové tyčky 10x10x1000mm, kterou lze koupit v OBI. Palubní desky, držáky na motory a nožičky (o nich ještě později) jsem si nechal u známého udělat na CNC frézce z 1.5mm sklolaminátu. Lze také použít např. letecká překližka.
Srdcem každé multikoptéry je řidící jednotka. Po prohledání internetu jsem zvolil tuto desku CRIUS.
Nezbytnou součástí kvadrokoptéry jsou motory. Zde jsou tedy čtyři a kvůli ceně jsem zvolil činské motory Emax.
Motory mají max. odběr cca 15A na vrtule 11". Proto jsem koupil opět činské regulátory Turnigy 18A.

Motory zvládnou 11x4,5 vrtuli, se kterou má jeden motor statický tah přes 700g a odběr okolo 14 A. Což je pro mé použití zbytečně moc. Zvolil jsem tedy vrtule 8x4,5 se kterou by měl být statický tah jednoho motoru přes 400g a odběr okolo 9 A. Jen pozor, tyto vrtule jsou určeny pro motory NAZA od DJI, takže jsou uzpůsobeny na jejich unašeče. Musel jsem upravit jejich středy a dovnitř zasunout vložky z měděné trubičky.
Pro tyto vrtule je nejlépe koupit unašeče MPJET
Jako pohonné aku jsem koupil RAY 2700mAh 3s.

Toto jsou nejdůležitější komponenty ke stavbě. K tomu je potřeba několik šroubů 4mm, samojistné matky, stahovací elektrikářské pásky, nějaký molitan a dašlí drobnosti.

STAVBA

Před započetím stavby, je potřeba si rozmyslet, jakou konfuguraci zvolíme. Na obr. je vidět konfigurace, kterou jsem si zvolil. Zhlediska natáčení kamerou, je toto uspořádání lepší, než uspořádání kde je ve směru letu jeden motor.
Zde je důležité si všímat detailů. Bohužel v mém případě jsem zanedbal jednu věc. Při pohledu na řidící desku, si všimněte nepatrné šipky. Šipka je na všech řidicích deskách a není tam náhodou. Ukazuje totiž ve směru letu, zkrátka ukazuje kde bude "předek" modelu. V mém připadě tato šipka mířila směrem k pravému motoru a výsledek můžete vidět ZDE.
Vzhledem k tomu, že na řidicí desce jsou 3-osý gyroskopy a akcelerometry, které jsou směrováný a přesně umístěny, tak v mém případě došlo ke "zmatení" elektroniky, jelikož nastavený konfigurace byla do X a skutečná, mou nepozorností, byla do + . Po odstranění nedostatku, tedy po otočení desky se problém s ocilacemi vytratil.

Hlinikovou tyčku jsem přeříznul a sestavil kříž 50x50cm. Vrchní palubní deska je částečně přinýtována a v krajích je pomocí dlouhých M4 šroubů a hlinikových trubiček přišroubovaná se spodní palubní deskou. Spodní palubní deska, potažmo hliniková trubička je volena tak, aby se dolů vešel akumulátor.
Desky pro motory jsou přichyceny jedním M4 šroubem. Co se týče nožiček, ty se později ukázaly jako nepoužitelné, takže jsem udělal jiné, ale o tom později.
Důležitou, nikolo nutnou součástí je tzv. rozvodná deska. Jedná se o DPS desku, který spojuje všechny napájecí kabely od regulátorů a spojuje je s akumulátorem. Stačí vzít kuprexitovou desku a "vyškrábat" mezery.
Tato deska je pevně přišroubovaná k palubní desce a na tuto desku jsem připevnil řidicí jednotku pomocí stahovacích elektrikářských pásek. Doporučuji ji ale též přišroubovat, jelikož pokud nepoužijete dostatečné množství pásek, tak se vám tato deska bude hýbat.

Pro důležitou orientaci jsem do zadní části umístil pingpongový míček na trubičce, který má uvnitř umístěnou LED. Dále jsem na ramena umístil LED pásky (vpředu-bílou, vzadu-červenou, na stranách-zelenou).

OŽIVENÍ ELEKTRONIKY A NASTAVENÍ

POZOR!!!! Nastavovat bez vrtulí!!! Hrozí nebezpeční úrazu!!!
Pro správnou funkci řidicí jednotky je potřeba zapojit jednak čtyři regulátory, ale také přijímač. K CRIUS desce obdržíte speciální propojky. Záleží jaký přijímač máte, propojte přijímač tak jak ukazuje obrázek. Dále každý regulátor připojíme do příslušných kontaktů, tak jak nám ukazuje obrázek na začátku odstavce STAVBA. Nezapomeňte, že minusový kontakt je dolů, tj. na hraně desky. Důležité je, abychom od tří regulátorů odpojili plusový pól. Pokud máme regulátory s BEC obvodem. Jelikož paralelní spojení čtyř BEC obvodů by nemuselo dělat dobrotu.

Dalším krokem při stavbě je samotné seřízení a nastavení elektroniky. V prvé řadě musíme nastavit regulátory, které musí být naprosto stejně nastavené. Pro snadnější nastavení lze použít programovací karty, ovšem lze to i pomocí vysílačky a pípání. Důležité je nastavit stejný rozsah plynu, vypnutá brzda, typ akumulátoru na NiXX. Možná si myslíte, že typ NiXX je špatné, ovšem důležité u multikoptéry je její bezpečnost. Jelikož nemá křídla tak neumí plachtit. Proto když dojde baterie, nedochází k vypnutí motorů, ale pouze snížení výkonu a multikoptéra pomalu klesá. Na internetu se dočtete, že je lepší krátce podbít akumulátor než rozbít stroj.
Nyní se dostáváme k nastavení řidicí jednotky. Jak jsem již zmínil, zakoupil jsem desku CRIUS. Tato deska obsahuje software Multiwii, v mém případě v1.9. Pro anglicky mluvicí existuje speciální diskuzní fórum určené přímo k tomuto softwaru. www.multiwii.com
Tento software se pyšní přívlastkem Opensource. Což znamená, že je volně upravovatelný a šířitelný. Díky tomu dnes existuje již /b>v2.2.

Firmware
Připojíme USB kabel do propojovacího rozhraní a do PC. Vyčkáme na nainstalování ovladačů. U Windows 7 není problém, ovšem pokud máte stále v1.9 tak u Windows 8 se nepodaří nainstalovat ovladače.
Po několika pokusech při nastavení mi bylo doporučeno přehrání firmwaru na novější. Tedy z v1.9 na v2.2.
V prvé řadě si stáhneme software Arduino. Tento program nám umožní spojení s deskou a přehrání FW. Dále stáhneme soubor s názvem MultiWii_2_2.zip.

Spustíme Arduino a zvolíme File-Open a nalezneme stažený Multiwii_2_2.zip kde otevřeme soubor Multiwii, tak jako na obrázku.

Otevřeme si záložku config.h a vyhledáme řádek #define FFIMUv2. Provedeme úpravu tak jako na obrázku dole, tedy smažeme dvě lomítka. Tím se daný skript aktivuje. Tuto úpravu děláme proto, abychom umožnili naši desce aby byla kompatibilní s daným firmwarem.
Stejný postup aplikujeme u #define ITG3200_LPF_42HZ, což je aktivace filtru vibrací, který je též doporučován. Nezapomeneme kliknout na Save. Nyní už nám nezbývá než daný firmware nahrát do desky. Klikneme na Upload (šipka směřující vpravo) a počkáme asi minutu, než nás program upozorní na dokončené nahrání.

MultiWii_Gui
Ve složce Multiwii_2_2.zip, kterou jsme stáhli v přechozím kroku, nalezneme složku MultiWiiConf. Vybereme příslušný soubor pro verzi našeho Windowsu a spustím soubor MultiWiiConf.exe. Samozřejmě jej pustím až po připojení desky k PC. Zobrazí se nám následující obrazovka pro uživatelské nastevní Multikoptéry. V levém horním rohu zvolím port COM, který je daný pro naše připojené USB. Zvolíme-li správný port a máme-li správně nainstalovaný ovladač, bude možno kliknout na tlačítko START. Zobrazení dat v grafu, nám signalizuje správné připojení a funkčnost propojení. Poté stačí kliknout na tlačítko READ a nyní máme celé uživatelské prostředí aktivní.

Nyní přistupme k samotnému popisu funkcí.

1.PID NASTAVENÍ	2.KŘIVKY	3.AUX NASTAVENÍ
Velice složité nastavení parametrů všech ovládacích funkcí. Zpravidla se doporučuje ponechat defaultní hodnoty a pouze v případě nějakých nedokonalostí je nutné jej doladit. Ovšem často se stává, že každá stroj je jiný, takže je potřeba jej vyladit. Složka P - určuje sílu, která vrací multikoptéru do původní polohy (zisk gyra). Složka I - časový interval, bohužel nic moc o něm nevím. Složka D - rychlost návratu multikoptéry do původní polohy. Více.	Nastavení RATE (rozsah). Uroveň velikosti "výchylek". Nastavení EXPO (exponenciální výchylky plynu. THR - plyn, ROLL - klopení (křidélka), PITCH - naklápění (výškovka), YAW - otáčení (směrovka). Čím vyšší RC RATE nastavíme, tím bude odezva na páky větší.	Pomocí dalších neproporcionálních kanálů, lze volit různé letové režimy. Máme k dispozici tři polohy, přičemž lze v každé poloze nastavit uirčité letové režimy. V mém případě se jedná o ACC (Level), což je autostabilizační režim, ve kterém jsou aktivní akcelerometry. Dochází tedy k automatickému vyrovnávání. Dále mám k dispozici BARO. Což je funkce tzv. ALT HOLD. Tato funkce umožní uzamknutí výšky, tzn. použijeme-li tuto funkce, multikoptéra bude setrvávat v zamknuté výšce. MAG je další funkcí, kterou mohu využít. Jedná se o tzv. magnetometr (kompas). Ten zase po zapnutí hlídá v jakém směru bude multikoptéra setrvá. Mezi další funkce, které ovšem v základu nelze použít je GPS, či automatické vyvažování kamery.
4.AKTUÁLNÍ HODNOTY SENZORŮ	5.GRAF	6.KALIBRACE MAG
Zde je možné vidět, jaké výchylky či hodnoty mají jednotlivé osy gyroskopů, magnetometrů a akcelerometrů.	Grafické zobrazení aktuálních hodnot gyroskopů, magnetometrů a akcelerometrů.	Jak jsem již zmínil, MAG znamená tzv. magnetometr, chcete-li kompas. Ten se dá využít na směrovou stabilizaci. Před prvním letem či použitím je nutné tento magnetometr zkalibrovat. Kliknete-li na toto tlačítko, vyskakovací okno vás vyzve, aby jste po dobu jedné minuty otáčeli s multikoptérou ve všech osách. Elektronika si zjistí polarizaci magnetického pole.
7.KALIBRACE ACC	8.ZÁPIS DO EEPROM	9.HODNOTY JEDNOTLIVÝCH KANÁLŮ
Stejně jako u kalibrace MAG je nutné zkalibrovat akcelerometry. Zde je ovšem důraz na přesnost. Důležité je vyvážit celou multikoptéru do roviny. Poté stačí kliknout na tlačítko a vyčkat 5 vteřin. Hodnoty ACC vlevo by se měli vynulovat, až na osu Z, která je pochopitelně kolmo dolů. Pro fyziky nemusím vysvětlovat proč, ostatní použijí Wikipedii.	Po jakékoliv změně v nastavení, je potřeba zapsat změnu do paměti řidicí jednotky, tu provedeme stisknutím tlačítka WRITE (zápis).	Tyto hodnoty nám ukazují aktuální úroveň výchylek. Důležité je, aby byly nastaveny všechny stejně.
10.ÚROVEŇ MOTORŮ	11.UMĚLÝ HORIZONT	12.KOMPAS
Při zapnutém napájení koptéry a vysílači, je možné vidět, úroveň jednotlivých motorů. Toto je dobré pro kontrolu, zda fungují všechny motory a automatické vyvažování.	Po vyvážení ACC je možné vidět funkci akcelerometrů a gyroskopů.	Po kalibraci MAG zobrazuje funkci elektronického kompasu. V mém případě tento kompas funguje prapodivně.

Máme-li vše nastavené, přistoupíme k prvnímu oživení a protočení motorů. Stále mějme odmontované vrtule. U desky CRIUS (MultiWii) musíme nejdříve odblokovat motory. To uděláme tak, že při staženém plynu dáme páku ROLL (křidélka) úplně vpravo. Rozsvítí se nám modrá dioda na desce a tím jsou motory aktivované. Po přistání lze motory opět uzamknout a to tak, že páku ROLL dáme uplně vlevo.
Nyní by nám měli všechny motory běžet. Máme-li správnou orientaci, můžeme namontovat vrtule.
Ještě zmínku o nožičkách. Původně vyrobené měly nedostatky. Jednak byly nízké, kvůli kameře a hlavně nevydržely silnější přistání. Proto jsem je vyrobil z letecké překližky a ty drží už dobře.

ZÁLET

Pro první start doporučuji bezvětří a zapnutý ACC (LEVEL) mód, nebo-li autostabilizaci. Pomalu přidávejte plyn, až se multikoptéra vznese.
V mém případě první starty byly trochu komplikované, ovšem po správném seřízení lítala velmi dobře. Z vlastních zkušeností jsem vypozoroval, že na létání v podstatě ve visu, např. s kamerou, je vhodné mít zapnutou autostabilizaci, případně barometry. Chceme-li létat razantněji, doporučuji vypnout ACC, nikdo vám do toho nekecá. Ovšem musím podotknout, že vypnutá stabilizace je pouze pro zkušenější a než si zvyknete jako já, létat s tímto strojem, rozhodně být v pozoru a v případě nouze okamžitě ACC zapnout.