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Archive for August 2012

Quadrocopter auf Arduinobasis: Erfahrungsbericht

Nachdem ich den Copter jetzt einige Male geflogen bin, wird es Zeit für einen Erfahrungsbericht.

Die ersten Versuche waren ziemlich frustrierend, weil die Motoren nicht starteten. Nach der Problemlösung wurde es besser und ich flog die ersten Runden im Garten meiner Freundin. Runden ist übertrieben, aber 2-3 Meter in jede Richtung waren drin 😉 Allerdings waren die Einstellungen noch sehr aggressiv, so dass ich den Copter beim ersten Versuch gleich auf den Kopf drehte und er abstürzte. Wäre ich geduldiger gewesen und hätte etwas überlegt, wäre mir aufgefallen, dass ich mich im Acro-Modus befand, der Copter sich also nicht stabilisierte. Im Stable-Modus flog er dann wesentlich ruhiger und es machte richtig Spaß 🙂

Also wollte ich ein wenig mehr Platz haben und suchte mir ein freies Feld in der näheren Umgebung,. Da ging das Fliegen schon ein wenig besser von der Hand und machte noch mehr Spaß. In meinem Übermut drehte sich der Copter leider wieder und ich konnte ihn gerade noch auf die richtige Seite drehen, bevor er in den Boden einschlug. 15m mehr oder weniger freier Fall, eine ordentliche Staubwolke, die Ausleger etwas verdreht und ein Kabel hatte sich gelöst, sonst war alles in Ordnung. Ziemlich stabil das Ding 😉

Als das Kabel wieder festgelötet war (seitdem nehme ich für schnelle Reparaturen immer ein paar Lüsterklemmen mit ;)) suchte ich mir einige Tage später ein anderes Feld. Leider war es da ein wenig windig und als der Copter von einer Windböe getroffen wurde, wehte er schnell über die Straße und über ein anderes Feld. Ich versuchte noch ihn wieder zurückzusteuern, doch ab einer bestimmten Entfernung rächt sich die Bauart des Copters und man erkennt weder vorne, noch hinten oder oben und unten. Und so entschied ich mich, ihn abstürzen zu lassen, bevor er noch weiter weg fliegt und womöglich jemanden verletzt oder etwas beschädigt. Also hinterher und ihn suchen. Doch das gestaltete sich schwieriger als erwartet, denn er lag in einem Rübenfeld!

Fast hüfthohe Pflanzen sind einfach keine gute Voraussetzung und ich wollte dem Bauern auch nicht die ganzen Rüben zertreten. Nachdem ich von den Fahrrinnen des Treckers nichts entdeckte, vertagte ich das Suchen auf den nächsten Tag. Las ein wenig im Internet und dort sagte man, man verschätzt sich meist ziemlich, was die Entfernung angeht. Also suchte ich näher an meinem Startpunkt, ohne Erfolg. Nachweiteren Suchen, informierte ich den Bauern, was da in seinem Feld liegt, sollte aber weiter suchen. In der Zwischenzeit, änderte ich schon mal die Firmware meiner Fernbedienung (siehe letzter Artikel).

Also machte ich mich wieder an die Arbeit, jetzt etwas strukturierter. Und nach 2 Wochen (in der einen suchte ich wegen meiner Prüfungen etwas weniger) und insgesamt 14 Stunden Suche und einem ordentlichen Sonnenbrand hatte ich schon fast aufgegeben und wollte gerade aufhören, als da doch ein Propeller durch die Blätter guckte 🙂

Ich habe mal bei Google Earth grob verzeichnet, wo ich stand, wo er laut meiner Erinnerung liegen konnte (rot), wo ich suchte (blau) und wo er tatsächlich lag:

Faszinierenderweise war außer dem Akku (tiefentladen und entsorgt 🙂 ) wieder nichts kaputt. Die Platine und den Empfänger reinigte ich in Alkohol, denn es gab in der Zeit 3-4 ziemliche Unwetter und danach funktionierte wieder alles. Glück gehabt!

Die nächsten Flüge liefen ziemlich gut. Nur traf ich mich vorgestern mit Ines und Marc und wie sich das gehört, ging alles schief 😉

Erst brach ein Ausleger direkt am Motor, scheinbar Materialermüdung und kurze Zeit später stand ein Baum im Weg und beim Aufprall auf den Weg darunter, brach ein anderer Arm direkt in der Mitte. Damit hatte sich das fliegen erledigt. Also ersetzte ich die Azsleger durch Alurohre aus dem Baumarkt (war erstaunt, wie günstig das Zeug ist und wie einfach zersägt 😉 ) und flog ihn heute wieder. Nach den ganzen Abstürzen werde ich ihn „Thunderquack“ nennen 😉

Und wie versprochen habe ich auch ein kurzes Video gemacht. Nichts Überragendes, aber der Beweis, dass er fliegt 😉

Das erste Video mit meiner Kamera, die Qualität geht mit Sicherheit besser und ein paar Mal flieg ich aus dem Bild, aber ich denke man sieht, dass er geht 😉

Turnigy 9x: alternative Firmware

Die Turnigy 9x ist eine super Fernbedienung! Ziemlich günstig und kann einiges. Leider macht einem die Standardsoftware einen Strich durch die Rechnung. Sobald man mehr nutzen möchte als die Steuerknüppel, muss man sich mit dem schrecklichen Menü (und dem Bestätigungsbeep der Tasten 😉 ) quälen. Der Mischer, in dem man verschiedene Schalter mischen und auf einen Ausgangskanal legen können sollte, ist leider etwas fehlerhaft und extrem umständlich zu bedienen. Wie es aber bei solchen Sachen immer ist, haben sich einige Leute hingesetzt und alternative Frimware programmiert.

Ich entschied mich für das Projekt er9x. Um die Firmware flashen zu können, muss man nur einige Kabel in der Fernbedienung verlöten. An den passenden Stellen sind sogar schon Lötpads vorhanden (Achtung: es gibt verschiedene Hardwarerevisionen, bei denen ein Lötpad anders verbunden ist!). Das sieht dann so aus (leider etwas unscharf):

Der Stecker kann von innen ins Batteriefach geführt werden und bleibt dadurch immer erreichbar.

Eine gute Anleitung gibt es auf der Projektseite. Möchte man die Fernbedienung mit einem Arduino flashen, empfiehlt sich diese Seite: http://diyjunky.blogspot.de/2011/09/using-your-arduino-to-program-turnigy.html. Man verbindet also die entsprechenden Pins mit dem Arduino, spielt wieder den ArduinoISP Sketch auf (wie auch schon im letzten Artikel beschrieben), dann kann man die Software eepe starten und den Anleitungen im Netz folgen, um die Firmware zu flashen. Die Einstellungen von avrdude sind eventuell etwas umständlich, bei mir funktionierte die Einstellung „arduino“ unter Programmer nicht, sondern ich musste „avrisp“ verwenden. Mit eepe kann man auch noch die Einstellungen und Mischer am Rechner einstellen und Simulieren und dann ins EEPRom der Fernbedienung flashen 😉 Allerdings gibt es da einen Bug im Arduinosketch. Eepe gibt einen Fehler beim Lesen und Schreiben des EEPROMs aus „Bad eeprom“ oder so ähnlich. Das Problem lässt sich sehr einfach lösen. Leider finde ich die Quelle nicht mehr wieder, der Ersteller möge mir verzeihen 😉

Man ändert im ArduinoISP Sketch die Zeile


int start = here * 2;

in den Funktionen uint8_t write_eeprom(int length) und char eeprom_read_page(int length) in


// here is a word address, get the byte address
 int start = here;// * 2; -NA for m64

um. Der Grund für diesen Fehler ist die Adressierung des verwendeten Prozessors. Dieser verwendet byte und keine word-Adressen.

Damit kann man auch das EEPROM der Fernbedieung lesen und schreiben.

Sehr lohnenswerte Modifikation.

Bootloader flashen mit Arduino-ISP

Der Flightcontroller meines Quadrocopters legte manchmal ein seltsames Verhalten an den Tag. Nachdem der Akku angeschlossen wurde, startete der Arduino seinen Bootloader und wartete 8 Sekunden ob vielleicht ein USB-Kabel angeschlossen war oder ähnliches. Dadurch bekamen die Regler der Motoren kein passendes Signal und stellten sich ab. Also leuchtete beim Start des Copters nur die LED, die Flugbereitschaft signalisierte, jedoch setzten die Regler dieses Signal nicht um. Kurzfristig kann man dieses Problem umgehen, indem man die Regler nach dem Akku anschließt, was jedoch auch nur manchmal half. Ziemlich nervig.

Aber der Hersteller hat auf dieses Problem reagiert und einen neuen Bootloader programmiert, der den Resetgrund erkennt und die Bootloaderroutine umgeht wenn es sich um einen Reset durch Spannungsabfall handelt. Ich hatte vorher schon einmal einen Blick in den Code des Standardbootloaders geworfen und eigentlich sollte dieser genau das auch machen. Leider liegt der Code des Herstellers nicht vor, sodass ich nicht weiß, was er geändert hat.

Man findet den neuen Bootloader inklusive einer Anleitung unter http://forum.flyduino.net/viewtopic.php?f=8&t=39.

Bei mir sah das dann so aus:

Mit dem ArduinoISP Sketch, kann man also leicht den Bootloader eines anderen Arduino flashen. Praktischerweise kann man mit eimen Arduino und ArduinoISP nicht nur Bootloader flashen, sondern auch normale Mikrocontroller programmieren, dazu mehr im nächsten Artikel

Quadrocopter auf Arduinobasis: Baubericht

August 2, 2012 2 Kommentare

Dieser Blogeintrag ist keine Anleitung! Die Arbeit kann mitunter gefährlich sein und es sollten auf jeden Fall die dazugehörigen Dokumentationen gelesen werden!

Den Wunsch einen Quadrocopter zu bauen hatte ich schon ewig, nur gab es damals nur die Mikrokopter und die waren mir zu teuer 😉 Kurze Zeit später war das Ganze auch schon wieder in der Schublade „Wunschdenken“ verschwunden. Als sich allerdings der Vater meiner Freundin einen kleinen Hubschrauber zulegte (Blade Mcpx) war der Spieltrieb wieder geweckt. Nach einigen Recherchen fand ich den Blade Mqx, einen kleinen Quadrocopter von Blade, aber auch der war mir irgendwie zu teuer fürs Geleistete. Dann fiel mir wieder mein Arduino ein. Mikrocontroller hab ich also, was kommt als nächstes? Und siehe da, es gibt mittlerweile Quadrocopterprojekte, die Arduinos nutzen.

Aber da müssen dann Sensorboards bestückt werden und schnell steigt der Preis. Und dann stieß ich auf den Nanowii, eine kleine Flugsteuerung, kaum größer als eine 2€ Münze, auf Arduinobasis und mit Gyro und Beschleunigungssensor. Die sollte es werden 🙂

Also weiter recherchiert, gerechnet, gelesen und dann standen die Komponenten fest:

  • Nanowii
  • ein fertiger Rahmen (Selbstbau war mir da zu heikel)
  • 4 Brushless-Motoren mit 1000KV
  • 4 passende Regler mit 18-20A
  • die billigste und gleichzeitig wertigste Fernbedienung: Turnigy 9x
  • Ein paar Sätze Propeller: 9×4.7 Zoll
  • 2 2000mAh Lipos und das passende Ladegerät

Am kompliziertesten ist hierbei die Wahl der Motoren, Propeller und Regler, denn alles muss aufeinander abgestimmt sein und genug Schub liefern, das Ganze in die Luft zu heben. Damit standen also die Komponenten fest und die Bestellung wurden in Hongkong getätigt. Kurze Zeit später war alles bei mir zu Hause und der Bau konnte beginnen 😉

Der Rahmen kam ohne Anleitung, war aber (abgesehen von „nach fest kommt ab“) schnell zusammengebaut.

Also schnell die Verbinder an dem Controller verlötet, alles verbunden und bereit zum Testen.

Die Propeller erst am Schluss anbringen, um Verletzungen zu vermeiden!!!

Die Regler kalibrieren, damit sie den niedrigsten und höchsten Wert der Fernsteuerung lernen. Den passenden Code (http://www.multiwii.com/) auf den Arduino laden. Hierbei müssen einige Anpassungen vorgenommen werden, diese sind aber auf der Projektseite und in den Foren gut dokumentiert.

Danach die Konfigurationssoftware starten und sie startet nicht…

Unter Windows liefen sowohl die 32, als auch die 64bit Version nicht. Unter Ubuntu lässt sich die Software aber über die Processing Software kompilieren und starten. Jetzt sollte nur noch der Anschlussport ausgewählt werden. Doch die Liste mit Ports war leer. Hier hilft ein


ln -s /dev/ttyACM0 /dev/ttySA

und der Port /dev/ttySA taucht in der Konfiguration auf. Verbinden und schon kann man Einstellungen tätigen und Funktionen wie die Ausschläge der Fernbedienung und die Funktion der Sensoren überprüfen. Rechts unten sieht man ein virtuelles Modell des Copters.

Auch das klappte nicht auf Anhieb, denn das Board bekam keinen Strom. Wieder mein Fehler, ich verband alle Steuereingänge der Regler mit dem Board. Auf diesen Steckern liegen neben dem Steuersignal auch eine stabilisierte Spannung, die zur Stromversorgung des Boards dienen soll. Liest man aber die Anleitung nicht richtig (wichtig!!) und verbindet alle diese Spannungsversorgungen mit dem Board und hat in Physik/Elektrotechnik aufgepasst ( 😉 ) stellt man fest, dass nicht 5 V am Board anliegen, sondern nur die Differenzspannungen der Regler und das sind, je nach Regler und Genauigkeit, ca. 0,02 V. Damit kann das Board natürlich nicht starten, also drehte ich die Stecker, so dass bei 3 der 4 Anschlüsse nur die Signalleitungen verbunden sind und bei einem das Signal und die Spannungsversorgung.

Danach funktionierte alles wie gewünscht.

Also warf ich die Motoren an, doch sie funktionierten nur teilweise. Das lag an der gewählten Steckverbindung. Merke: Stecker sind doof, löten ist gut 😉

Also hab ich die Kabel verlötet und nun liefen auch die Motoren. Die Drehrichtung muss überprüft werden und kann geändert werden, indem man 2 der 3 Kabel vertauscht.

Funktioniert auch das, können die Propeller aufgesetzt werden.

Jetzt warte ich auf die Akkus der Fernbedienung und einem Testflug kann nichts im Wege stehen. Naja, fast nichts, denn im Norden von Braunschweig darf wegen des Flughafens nicht geflogen werden. Der Luftraum ist in mehrere Zonen aufgeteilt, die in unterschiedlichen Höhen beginnen, man darf nur in der untersten fliegen, jedoch befindet sich um Flughäfen eine Zone, die bis auf den Boden reicht und in der (Modell-)flugverbot herrscht. Auch hier verweise ich auf die zuständigen Stellen und Karten, die darüber Auskunft geben. Ich werde mich jetzt mal auf den Weg machen und das Teil testen, ein Flugvideo folgt dann, sobald ich ordentlich fliegen kann 😉

Sehr empfehlen möchte ich auch noch die Videos von DianonForce auf Youtube: http://www.youtube.com/user/DianonForce/videos. Da findet man eigentlich den kompletten Aufbau eines Multiwiisystems in Videos.