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V0.68d Ausgangsversion. |
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G.Stobrawa 06.03.2008: |
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- Code stärker modularisiert und restrukturiert |
- viele Kommentare zur Erklärug eingefügt |
- konsequent englische Variablennamen |
- PPM24 Support für bis zu 12 RC-Kanäle. |
- Support für Kompass CMPS01 oder MM3 (mit verbesserte Neigungskompensation, stabilere Kommunikation) (Option im Makefile) |
- 2. Uart wird nun unterstützt (MCU = atmega644p im Makefile) |
- Ausertung des UBX-Pprotocols an 1. oder 2. Uart |
- einige kleinere Bugfixes |
- GPS-Hold-Funktion hinzugefügt |
- GPS-Home-Funktion hinzugefügt (wird beim Motorstart gelernt, und bei Motorenstop wieder gelöscht) |
- Poti3 steuert die GPS Funktionen (Poti3 < 70:GPS inaktiv, 70<=Poti3<160: GPS Hold, 160<=Poti3: GPS Home) |
- LED Steuerung an J16, parametrierbar durch die User Parameter 7 & 8. UserParam7 legt die |
LEDOnTime in Vielfachen von 2ms fest und UserParam 8 die LEDOffTime. |
- Zusätzliche Punkte im Menü des KopterTool zur Anzeige des GPS-Status und der MM3-Kalibierparameter |
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- Hardware Configuration: |
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- Die PWM des CMPS03 wird wie bisher standard über den Port PC4 (Pin5 an SV1 der FC) eingelesen. |
- Der MM3 wird wie folgt verbunden. |
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FC 1.0/1.1/1.2 Level Shifter MM3 |
SCK (Pin1 SV5) ---> SCK (Pin1) |
MISO (Pin3 SV5) <--- MISO (Pin2) |
MOSI (Pin5 SV5) ---> MOSI (Pin3) |
GND (Pin6 SV5) ---> GND (Pin7 / Pin14) |
PC4 (Pin5 SV1) ---> SS (Pin4) |
PC5 (Pin6 SV1) ---> RESET (Pin6) |
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Zusätzlich benötigt der MM3 noch eine 3V oder 3V3 Versorgung an VDD (Pin12). |
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- Für das UBLOX-Modul muss noch GPS-GND mit FC-GND (Pin7 SV1) und |
die GPS-TXD Leitung mit FC-RXD (Pin1 SV1) verbunden werden, |
wenn man die FC 1.0 mit dem Atmega644 verwendet. |
Für die FC 1.1/1.2 mit Atmega644p-Bestückung benötigt man FC-RXD1 (Pin3 SV1). |
Zusätzlich benötigt das UBLOX-Modul noch eine 5V-Versorgung die ggf. von |
der FC (an Pin2 SV1) abgegriffen werden kann. |
Wenn die FC gültige Messages vom GPS empfängt, blinkt die rote LED mit 4 Hz. |
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- Konfiguration des MK. |
Es sollte ein Haken bei GPS und Kompass gesetzt sein. Wenn nur GPS Aktiviert ist, wird intern immer auch der |
Kompass aktiviert, da er für den GPS-Regler unbedingt notwendig ist. |
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- Unter Sonstiges: Kompass-Wirkung etwa auf 50 bis 70. |
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- User Parameters: |
Parameter 2 --> I-Factor for GPS PD controller (start with small values below 10) |
Parameter 3 --> Calibration factor for transforming Gyro Integrals to angular degrees (~170) |
Parameter 4 --> Angle between the MM3 Board (Arrow) and the MK head (typical ~180) |
Parameter 5 --> P-Factor for GPS PD controller (~100) |
Parameter 6 --> D-Factor for GPS PD controller (~80) |
Parameter 7 --> LED1Time for J16 |
Parameter 8 --> LED2Time for J17 |
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- LED-Steuerung an J16/J17 |
Das Verhalten der über einen Transistor gegen Masse geschalteten Ausgänge J16/J17 wird mit |
Hilfe der Userparameter 7 und 8 angepasst. |
Es gilt: |
UP7/8 < 20: Ausgang liegt dauerhaft auf Masse. |
UP7/8 > 220: Ausgang ist dauerhaft hochohmig. |
Sonst wird geblinkt, wobei sich die Frequenz mit dem Userparameter zwischen 2 bis 25 Hz einstellen lässt. |
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- Zusätzliche akustische Signale: |
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Signale die eine Fehlfunktion anzeigen: |
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Dauerton: Eine GPS-Funktion ist aktiviert und es werden keine oder |
unvollständige GPS-Daten via UART empfangen. |
Hier ist zu berücksichtigen, dass die folgenden UBX Messages am UBLOX |
aktiviert wurden: NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED. |
Fehlt eine dieser Messages wird breits der Dauerton gesetzt. |
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5Hz Piepen: Ist eine der GPS Funktion aktiviert, zeigt dass den Empfang valider UBX-Daten, |
wenn noch kein 3D-Satfix vorliegt. Die Pausen zwischen den 4Hz Pieps werden |
immer länger je mehr Satelitten das GPS empfängt. |
Liegt ein 3D Fix vor, so verstummt der Pieper dann endgültig egal wie viele Satelitten |
beteiligt sind (es müssen dafür aber mindesten 4 sein). |
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Ist die Comming Home Funktion aktiv (Poti3>160) und konnte keine Home-Position beim |
Einschalten der Motoren eingelernt werden, so ertönt ebenfalls ein 4Hz-Piepen. |
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10Hz Piepen: Die Kommunikation zum Kompassmodul ist gestört. (Funktioniert bei beiden Kompassmodulen) |
Der CompassValue in den Debugs vom Koptertool zeigt dann -1 an. |
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Signale die eine Aktion bestätigen. |
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1s Piepen: Ertönt dieses Signal nach dem Einschalten der Motoren wird die erfolgreiche |
Übernahme der Home-Position bestätigt. |
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- Inbetriebnahme: |
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Nach dem Flashen des Codes sollte man die Kalibrierung für den MM3 wiederholen, da diese Daten |
an einer anderen Position im EEProm der FC abgelegt und wieder gelesen werden. |
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- Kopter ausschalten |
- den Gas/Gierstick in die obere linke Ecke stellen |
- Kopter einschalten (Periodisches Piepen zeigt aktive Kalibrierroutine an |
und der Gierstick kann wieder in die Giermittelstellung.) |
- den Kopter fleißig umherwürfeln, damit jeder der 3 Magnetfeldsensoren einmal den Minimal. bzw. Maximalwert |
des Erdmagnetfeldes gemessen hat. Man kann das etwas gezielter machen, denn die Richtung des Erdmagnetfeldes zeigt |
in etwa nach Norden und taucht ca. mit 70° bzgl. des Horizonts in in die Erde ein. |
Die Messwerte werden auf dem Terminal des Koptertoolswärend der Kalibrierung angezeigt. |
Legt man den Gierstick bei der Kalibrierung nach links, so werden die bis dahin gefundenen Maximalwerte |
auf 0 zurückgesetzt und man muß von neuem Würflen. Ich habe das eingebaut, weil ich festgestellt habe, das bei |
mir die +z-Achse des Kompass am anfang durch einen Spike nach dem Einschalten oder ähnliches erhöht war. |
- am Ende den Gasstick nach unten drücken, damit die Kalibrierung beendet wird, und die Daten |
im EEProm gesichter werden (Piepen beendet). |
- Zur Sicherheit kann man die Kalibrierdaten im Menü des Koptertools unter Punkt 13 den Offset aller Achsen und unter |
Punkt 14 den Range aller Achsen des MM3 anschauen. Bei mir sind die Werte der Offsets |
nur wenige Counts von 0 verschieden und die Ranges fast gleich bei Werten um die 400-500 Counts. |
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Zur Bestimmung des User Parameters 3 (Umrechnungsfaktor zwischen dem Gyrointegral und dem zugehörigen Neigungswinkel) |
hat sich folgendes Vorgehen bewehrt. |
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- Man bestimmt den Wert des Roll- und Nick-Integrals für einen Neigungswinkel von 45° |
über die Ausgaben des Koptertools. |
- Aus diesem Wert kann man den benötigten UserParam3 berechnen. |
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UserParam3 = (Nick-Integral(45°)+Roll-Integral(45°))/2*GyroACCFaktor/45°/8. (typisch 170) |
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- Nachdem dieser Wert über die Settings des Koptertools im MK abgepeichert ist, sollte sich der CompassValue bei |
Verkippungen nur unwesentlich verändern. |
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- Preflight GPS Test: |
Ist der Kopter eingeschaltet, so kann man den GPS-Empfang überprüfen, in dem man Poti3 > 70 setzt. |
Erhält man ein Dauerpiepen besteht keine Kommunikation zum GPS oder eine der benötigten UBX-Messseages fehlt. |
Blinkt die rote LED der FC, so werden grundsätzlich valide Daten vom GPS empfangen. Abhilfe schafft dann die |
Einstellung des GPS-Moduls via USB und u-Center sodass die UBX Messages NAV-POSLLH, NAV-SOL, NAV-VELNED |
mit 57600 baud auf zum Target 1 (RS232) gesendet werden. Es empfiehlt sich alle anderen Sendungen inkl. NMEA |
abzuschalten, da diese sonst durch den UBX-Parser auf der FC laufen und sinnlose Rechenzeit beanspruchen. |
Am einfachsten geht das mit dem Konfigurationsfile "Conrad LEA-4H Config.txt". Dazu verbindet man das |
UBLOX-Modul via USB mit dem PC und started das u-Center. Dan wählt man im Menü: |
"Tools->GPS Configuration" dieses File aus und klickt auf den Button "File >> GPS". |
Hat man diese Hürde genommen (Dauerpiepsen ist Weg), wird wahrscheinlich ein 5Hz piepen zu hören sein. |
Dieses zeigt den korrekten Empfang aller UBX-Messages an. Je mehr Satelitten empfangen werden, desto länger werden |
die Pausen zwischen den Pieps, bis sie schleißlich ganz verschwinden, was einen 3D-Satfix signalisiert. |
Die GPS-Funktionen können ggf. nun wieder abgeschaltet werden (Poti3<70). |
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- Setzen der Home Position: |
Startet man die Motoren, so ertönt in diesem Moment eine 1s-langer Piep, der die erfolgreiche Übernahme |
der Home-Position bestätigt. Dies passiert immer, auch wenn keine GPS-Funktion aktiviert wurde (Poti3<70). |
Es kann jedoch sein, dass das Signal nicht ertönt. In diesem Fall konnte keine Home Position |
abgespeichert werden, da zu diesem Zeitpunkt kein 3D-Fix vorlag. Aktiviert man dann später während des Fluges Comming Home (Poti3>160) wird dieser Zustand mit einem 5Hz Piepen angezeigt. Der Kopter versucht dann |
wenigstens ein Position Hold. Schaltet man die Motoren ab, so wird auch die ggf. |
gespeicherte Home-Position gelöscht. |
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- Dynamishes Position Hold: |
Ist 70 < Poti3 < 160 so ist die dynamische Position Hold Funktion aktiv. Solange sich der Nick- & Roll-Stick |
in Zentralposiotion befinden (genauer Auschlag < 20 Counts) wird die laterale (XY)-Position durch das GPS- |
Signal geregelt. Dabei wird versucht die Abweichung der aktuellen GPS-Position von der zum Zeitpunkt |
der letzen Nick/Roll-Stickbewegung gespeicherten Position zu minimieren. (Siehe dazu auch D- & P-Parameter |
des GPS-Reglers). Dadurch kann man den MK zu einer bestimmten Position steuern und behält diese bei. |
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Es kann vorkommen, das bei extremer Timmerstellung an Nick und Roll der Funke der |
zugehörige Stickwert bereits eine Auslenkung > 20 zeigt. In diesem Fall wird das Position Hold |
leider nicht aktiviert. Durch die automatische Abschaltung des GPS-Reglers für den Fall einer manuellen |
Bedienung kann man jederzeit in das Flugverhalten eingreifen. |
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- Comming Home: |
Ist Poti3 > 160 so ist die Comming Home Funktion aktiv. Das verhalten ist analog dem Position Hold, |
jedoch ist das Regelziel nicht die zuletzt gespeichwerte GPS-Position sondern die zum Zeitpunkt des |
Einschaltens der MOtoren gespeicherte Home Position. Eine manualle Bedienung von Nick- und Roll-Stick |
unterbricht auch hier sofort den GPS-Regler und die Steuerung erfolgt manuell. |
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