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Voraussetzungen für die NG Hardware

Contents

  1. Die Platinen
  2. Die Firmware
  3. Brushless Controller
  4. Brushlessmotoren
  5. Propeller
  6. Rahmen
  7. Verkabelung
  8. LiPo Akku
  9. Funkempfänger
  10. Serieller Schnittstellenwandler
  11. JTAG Programmierer
  12. ISP Programmierer
  13. Electronikkomponenten

Nachfolgend beschreiben wir, was Du brauchst um Deinen eigenen Next Generation UAVP Multicopter zu bauen.

Die Platinen

Die Platinen kannst Du im UAVP-NG Shop bestellen.

Hinweis

{i} Die NG-Platinen wurden am 26.12.2009 veröffentlicht.

Die Firmware

Die Firmware, also die Software, kannst Du auf unserer Download Seite herunterladen.

Hinweis

{i} Der Sourcecode der NG Firmware wurde am 30.12.2010 veröffentlicht.

Brushless Controller

Du benötigst mindestens vier Brushless Controller für das NG UAVP. Das NG unterstützt verschiedenste Propellerkonfigurationen, das bedeutet dass Du auch mehr als vier Propeller und Motoren verwenden kannst. Das ist abhängig von der Konfiguration im HAL. Jeder Brushless-Controller steuert einen Brushlessmotor.

Das NG UAVP unterstützt verschiedene Brushlesscontroller. Jedoch müssen sie über das I2C-Protokoll angesprochen werden können.

Hinweis
Es muss sichergestellt sein, dass die verwendeten Brushlesscontroller mindestens den Spitzenstrom der Motoren abgeben können. Andernfalls können die Brushlesscontroller zerstört werden.
Bitte beachte, dass die Unterstützung von verschiedenen Brushlesscontrollern unterschiedlich gut auf Funktion getestet wurde.
Derzeit empfehlen wir den Einsatz von China-Controllern oder BL-Ctrl.

Derzeit werden folgende Brushlesscontroller unterstützt:

Um sicherzustellen, dass die von Dir gewählte Kombination aus Motor und Controller funktioniert, empfehlen wir Dir einen Blick auf nachstehende Liste zu werfen, die dort aufgeführten Kombinationen wurden bereits positiv getestet:

Brushlessmotoren

Rein theoretisch können alle Brushlessmotoren am NG UAVP verwendet werden, solange die verwendeten Brushlesscontroller den erforderlichen Spitzenstrom abgeben können.

Die Auswahl des Motors richtet sich hauptsächlich nach dem Einsatzzweck und dem Abfluggewicht des NG UAVPs. In jedem Fall solltest Du auf jegliche Getriebe verzichten. Diese bringen nur zusätzliches Gewicht mit sich, erhöhen die Lautstärke, sind ineffizient und beim NG UAVP schlichtweg überflüssig.
Am Besten eignen sich Brushlessmotoren mit einer kV-Angabe von ca. 1000kV. kV bedeutet in diesem Fall natürlich nicht Kilovolt (Das wären bei 1000kV mal eben 1 Mio. Volt...), sondern bezeichnet die Motorumdrehungen pro Volt ohne Last. 1000kV heißt also, dass ein Brushlessmotor mit 1000kV bei einer Spannung von 1V ohne montierten Propeller oder dergleichen sich mit einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute (U/min) dreht.
Wenn das NG UAVP im Schwebezustand ist, sollte der Motor mit ca. 3000 - 4500 U/min drehen.

Hier einige Motor-/Controllerkombinationen:

Auf unserer UserCopters-Seite findest Du Angaben über verbaute Kombinationen.

Propeller

Da ein Multicopter hauptsächlich Standschub benötigt - also hauptsächlich ca. so viel Schub entwickeln muss wie das Gewicht des Copters - empfielt sich der Einsatz von langsam drehenden, großen Propellern mit geringer Steigung. Der Einsatz von Impellern kann hier leider überhaupt nicht empfohlen werden. Die Propeller sollten zusammen bei einer Drehzahl von 3000-4500 U/min ungefähr so viel Schub entwickeln wie das Gewicht des NG UAVPs. Werden zu kleine Propeller verwendet, ist die erforderliche Drehzahl vergleichsweise hoch. Dadurch steigt die Stromaufnahme und die erreichbare Flugzeit verringert sich zum Teil erheblich. Dazu kommt, dass der Wirkungsgrad bei kleinen, schnell drehenden Propellern deutlich schlechter ist als bei großen, langsam drehenden Propellern. Werden jedoch zu große Propeller eingesetzt, drehen diese im Schwebezustand für eine stabile Lageregelung zu langsam.
Leider ist die Anzahl geeigneter Propeller begrenzt. Dies liegt daran, dass Du jeweils zwei Propeller brauchst die im Uhrzeigersinn drehen und zwei Propeller, die gegen den Uhrzeigersinn drehen. Für ein NG UAVP mit einem Gesamtgewicht von ~1,5kg haben wir gute Erfahrungen mit den schwarzen EPP1045 (10" x 4,5") gemacht. Zusätzlich gibt es EPP1245 und EPP0845.
APC liefert CW und CCW, Du kannst beispielsweise die 10x4,7", 10x3,8" und 12x3,8" ausprobieren.
Wenn Du sehr leistungsstarke Propeller einsetzt, kannst Du die Propeller GWS 9x5" Dreiblatt-Propeller ausprobieren, diese sind als Drehrichtungspaare erhältlich. Bei Graupner erhälst Du außerdem Propellerpaare der Größe 10x5" - diese Propeller sind äußerst stabil. Diese Propeller benötigen Motore mit ca. 1000kV.

Auf der Seite UserCopters findest Du Angaben über bereits verwendete Kombinationen.

Rahmen

Hinsichtlich des Rahmens gibt es nahezu keine Grenzen. Der Abstand zwischen Motor und Motor sollte zwischen 35cm und 60cm betragen. Für Einsteiger empfehlen wir eine Rahmengröße von 35-40cm aus Aluminiumvierkantprofil. Zusätzlich zum dem Vierkantprofil benötigst Du Centerplates. Diese verbinden die einzelnen Profile miteinander. Passende Centerplates findest Du unter anderem in unserem NG UAVP Shop.
Es gibt auch kommerzielle Rahmen. Diese findest Du beispielsweise über Google.
Auf der Seite UserCopters findest Du Angaben über bereits verwendete Kombinationen.

Verkabelung

Abhängig von den verwendeten Motoren benötigst Du Kabel unterschiedlicher Querschnitte. Wenn Du Kabel bestellst oder kaufst, solltest Du folgende Querschnitte kaufen: 2,5mm2, 1mm2 (0,75mm2), 0,25mm2 und 0,14mm2.

LiPo Akku

Für die Spannungsversorgung werden normalerweise Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) verwendet. Dieser Akkutyp unterscheidet sich von herkömmlichen Akkutypen durch eine hohe Energiedichte gepaart mit hohen Entladeströmen.

/!\ ACHTUNG: Der Umgang mit Lithiumpolymerakkus erfordert einige Vorsichtsmaßnahmen!


Für einen Quadcopter werden LiPo-Akkus mit 3 - 4 Zellen (3S oder 4S) eingesetzt. Die bereitgestellte Spannung liegt dann bei 11,1V bzw. 14,4V. Die erreichbare Flugdauer ist abhängig von der Akkukapazität.
Normalerweise werden Akkus mit Größen zwischen 1200mAh/20C und 5000mAh/30C verwendet.

Den Unterschied zwischen 3S und 4S haben wir in den FAQs beschrieben: Difference of 3S and 4S copters

Als Weiterentwicklung der LiPo-Akkus etablieren sich seit einiger Zeit LiFePo-Akkus.

Die neuen LiFePo (Lithium-Ferro-Polymer)-Akkus von A123 haben einige Vorteile gegenüber den herkömlichen LiPos. LiFePos haben eine längere Lebensdauer (alsod die Anzahl der erreichbaren Lade-/Entladezyklen), einen höheren Temperaturbereich in dem sie funktionieren und lassen sich mit bis zum fünffachen ihrer Kapazität laden (bezeichnet als 5C). Ein 1000mAh-LiFePo-Akku kann also mit bis zu 5A geladen werden, und ist somit bereits nach 10-15 Minuten wieder voll geladen. LiPos können hingegen nur mit 1C geladen werden.
Leider haben LiFePos auch einen Nachteil gegenüber LiPos: Die Leistungsdichte ist bei LiFePos geringer. Das bedeutet, dass pro Gramm Akkugewicht weniger Wattstunden (Wh) als bei LiPos zur Verfügung stehen.
Derzeit ist nur ein Zellentyp verfügbar, den Du bei verschiedenen Anbietern kaufen kannst.
Wenn Du LiFePo-Akkus einsetzen willst, benötigst Du für das NG UAVP zwingend einen 4S-Akku (also einen Akkupack mit vier Zellen). Dies liegt an der geringeren Nominalspannung pro Zelle. (LiFePo: 3,6V / LiPo: 4,1V)

Funkempfänger

Du benötigst einen oder mehrere Funkempfänger. Das NG UAVP unterstützt Empfänger mit einer Signalausgabe als Summensignal.
Darüber hinaus unterstützt das NG UAVP das ACT DSL-Protokoll auf zwei UARTs auf dem RC-Controller und zwei UARTs auf dem LPC. Das bedeutet, dass Du bis zu vier (!) DSL-Empfänger gleichzeitig verwenden kannst.
Da DSL-Controller zudem RSSI-Signale unterstützen, können verschiedene Mischer verwendet werden, wenn mehrere DSL-Empfänger eingesetzt werden. Du kannst auch einen Lehrer-Schüler-Betrieb sowie Diversity am NG UAVP verwenden.

Ausserdem kannst Du das Summensignal auf das S3D-Summensignal umschalten, welches beim ACT S3d XS2+4 2,4GHz verwendet wird.

Serieller Schnittstellenwandler

Um das NG UARTs vollständig zu nutzen, verwendest Du am Besten einen SerCon. Dies erlaubt Dir die Verbindung zwischen den NG UARTs und jeder RS232-Schnittstelle.
Alternativ dazu kannst Du auch einen USB-zu-UART/3,3V-Schnittstellenwandler wie diesen USB-zu-RS232 Wandler von Embedded Projects verwenden.

JTAG Programmierer

Falls Du vorhast den LPC2148 mit einer neuen Firmware zu flashen, benötigst Du einen JTAG-Adapter. Dieser ermöglichst Dir das Flashen des LPC2148 über die JTAG-Schnittstelle des NG UAVPs anstelle der RS232-Schnittstelle.
Grundsätzlich kannst Du den LPC auf beide Arten flashen, die JTAG-Variante ist allerdings viel schneller: Via JTAG erfolgt das Flashen in einigen Sekunden, während der gleich Vorgang via RS232 2-3 Minuten in Anspruch nimmt.
Ausserdem kannst Du den JTAG-Adapter verwenden, um das System zu debuggen, also beispielsweise auf Fehler, Bugs, zu untersuchen.
In der Dokumentation findest Du mehr Informationen über den Einsatz des JTAG-Adapters.

Wir haben gute Erfahrungen mit dem Amontec Tiny JTAG Key gemacht, er ist vergleichsweise günstig und tut was er soll. Alternativ dazu wurde auch von dem Olimex ARM-USB-TINY berichtet, dass er funktioniert.

ISP Programmierer

Bislang benutzen wir den AVR Dragon und den AVRISP mk2 um die beiden Atmels für den RC-Controller und den Sensorboardcontroller zu flashen. Wobei eigentlich so ziemlich jeder Adapter funktionieren sollte, der ISP-Programmierung der Atmels mit 3,3V und 5V Zielspannung VCC erlaubt, funktionieren.

Langfristig werden wir das NGOS dahingehend erweitern, dass die beiden Atmels unter Verwendung eines speziellen Bootloaders direkt über den LPC2148 geflasht werden können. Diese Funktion ist derzeit allerdings noch nicht vorhanden.


Electronikkomponenten

Die Part Lists listet detaillierte Informationen über die benötigten Bauteile auf.

Dokumentation/Voraussetzungen (last edited 2011-08-08 20:32:51 by Dan Gröschell)