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Eigenbau-FCs für Mini-Nutzkopter


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176 Antworten in diesem Thema

#121 thorone

thorone
  • 58 Beiträge

Geschrieben 02. Oktober 2019 - 16:00

Ich möchte auf jeden Fall ne Varinate mit OSD, da ich eher ein live flieger bin und da eben den Videofeed brauch - aber wenn da interesse besteht können wir evtl auch eine Variante mit onboard GPS machen. Weiß jemand ob man da aufpassen muss wegen Störungen etc. wenn da der ESC direkt mit im Board sitzt? Der Antenneneingang ist ja schon empfindlich...



#122 crteensy

crteensy
  • 124 Beiträge
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Geschrieben 02. Oktober 2019 - 20:06

Der ursprüngliche Zweck dieses Eigenbaus sollte ja die Untertützung der ultraleicht-ultralangflieger werden, die hier und da noch ein paar Gramm suchen. Ansatzpunkte waren (und sind eigentlich immer noch):

  1. FC und ESC auf ein Board, höhere Dichte (da gibt's aber nicht sooo viel zu holen)
  2. GPS und Kompass leichter, vor allem durch Wegfall der schweren Antenne und eine kleinere Platine
  3. Evtl weniger Kabel dadurch, dass man mehr Komponenten direkt auf dem FC hat

Zu 1.

Die hohen Ströme könnten den Kompass stören. Inwieweit das bei den zu erwartenden Strömen zutrifft, weiß keiner so genau, aber das vorherrschende Bauchgefühl geht in die Richtung, dass er lieber extern untergebracht werden sollte. Das muss nicht zwingend beim GPS sein. Wahrscheinlich wird auch das konkrete Layout einen sehr hohen Einfluss haben: ein Hochstromring um den Kompass herum wird wahrscheinlich mehr Ärger machen, als die ESCs auf einer Seite zu haben und den Kompass am anderen Ende des Boards (auch wenn es nur, sagen wir mal, 10 mm Abstand sind)

 

Zu 2.

Die handelsüblichen Navigationsbriketts sind groß (eher kein Problem bei 5") und schwer (immer blöd). Die Antenne ist das schwerste daran und kann ja durch eine - wenn auch ggf. mechanisch empfindlichere - Drahtantenne ersetzt werden. Das GPS an sich ist klein und könnte wohl durchaus mit auf den FC. Wenn das Layout bis zum Antennenstecker gut ist, mache ich mir da keine großen Sorgen. Antenne extern lohnt sich nur, wenn Drahtantenne und Kabel zusammen leichter sind als das Brikett.

 

Zu 3.

FC und ESC werden nur dann kleiner, wenn die Platine bauartbedingt eine höhere Packungsdichte zulässt (= via in pad, mehr Layer). Man spart sich auch die elektrische Verbindung beider durch Kabel oder Steckleisten. Gleichzeitig ist ein Ausfall einer Komponente fatal für FC und ESC gleichzeitig. Alles, was der FC braucht und was nicht extern untergebracht werden muss, könnte ebenfalls auf den FC, um weitere Stecker und Kabel zu sparen. Wenn die Platine dadurch größer wird, macht das nichts - die Mehrfläche wäre ja sonst woanders gewesen, wenn man die entsprechenden Features denn installiert hat.

 

Und bei 3. liegt nun das Problem. Entweder wir nutzen aus, dass es weniger Stecker gibt und packen alles, wirklich alles drauf und machen ggf. die Platine größer (sonst heißt es immer "ich hätte lieber feature X gehabt und auf Y verzichtet, jetzt muss ich X dranstecken"), oder wir gehen auf einen eher schlanken FC+ESC und machen alles weitere modular. Dann brauchen wir aber ein sehr gutes und robustes Konzept, das auch woanders auf Gegenliebe stößt. 

 

Nun ist für keinen der angedachten Anwendungsfälle der entsprechenden Kopter das OSD wirklich interessant. Man könnte es also auch auslagern und ansteckbar machen, mit allen unschönen Nebeneffekten, die dann mitkommen: Steckverbinder, Robustheit gegen versehentliches Lösen, Stapelhöhe, ...

 

Was ich mir noch vorstellen könnte, und ich glaube da könnten wir evtl einen Konsens erreichen, ist ein Stamp-Konzept, das den FC durch Auflöten einer kleinen, dünnen Platine mit Castellations an den Anwendungsfall anpasst (keine Kabel, kein Steckverbinder!):

- OSD

- GPS mit Kompass (falls nicht beide schon auf dem FC sind)

- I/O (könnte man aber auch direkt auf die stamp-Lötpads löten)

Das ist jedoch ein ziemlicher Platzfresser (größer als der OSD-Chip an sich). Und dann haben wir aber immer noch das Problem, dass USB nicht unbedingt mitfliegen muss und die microSD-Karte in den unterschiedlichen Anwendungsszenarien mal gebraucht wird und mal nicht.

Zusätzlich gäbe es dann noch Lötflächen für andere Komponenten wie Telemetrie oder externe I2C-Sensoren oder oder oder. Die braucht man eigentlich immer.

 

Wenn wir doch wirklich alles drauf haben wollen, würde ich auch ohne Scheu zum Whoop-Format greifen, sollte es denn nötig sein.


Nochmal zum OSD: Es gibt Alternativen zum On-Board OSD, wie z.B. MicroOSD (https://store.myairb...m/microosd.html). Am liebsten wäre mir natürlich eine insgesamt kompaktere Lösung, dann wäre das auch nicht so ein Stolperstein.


Bearbeitet von crteensy, 02. Oktober 2019 - 19:48.


#123 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 02. Oktober 2019 - 20:25

Ja, damit ist auch von Dir das bisherige Hin-und-her noch mal gut aufbereitet. Deshalb würde ich dabei bleiben, einfach mit den existierenden FCs und ESCs zu leben. Vorschläge dazu gab es ja hier und im sub250g Thread mittlerweile zur Genüge. Stattdessen lohnt es vielmehr, die Kräfte darauf zu konzentrieren, wo mit vergleichsweise wenig Aufwand noch am meisten zu holen ist.

 

Das ist aus meiner Sicht die GNSS/Kompass-Kombo und - zumindest bezogen auf meinen weiteren Aufbau - das digitale Kamera/BVLOS Funksystem (LTE + 2,4 GHz, ggf. auch noch 868 MHz). Derzeit liege ich mit dem System inklusive 1-Achs Stabilisierung noch bei rund 36g und mit zusätzlichem Thermal-Kameramodul bei ca. 41g. Würde man das auf 1 Platine zusammenbringen und auf die tatsächlich benötigten Features reduzieren, wäre vielleicht noch mal 15-20g Ersparnis drin. Damit käme die nächstgrößere LiOn-Zellen-Größe in greifbare Nähe, was nochmal rund 20% mehr Flugzeit bringen würde. Dafür würde sich der Aufwand also aus meiner Sicht viel mehr lohnen, als auf Krampf nochmal 2-3g bei FC+ESC rauszuholen.



#124 thorone

thorone
  • 58 Beiträge

Geschrieben 02. Oktober 2019 - 21:33

Außer die Kosten für das PCB ist das hier glaub nichtmaln großer Krampf. Für mich war das halt bisher eher die Idee einer ultimativen all in one Lösung. Vom micro whoop über die Langflugkopter (wo die 2g natürlich nicht sooo viel ausmachen, aber auch gern genommen werden oder?) bis hin zu Einsteiger Acro Teilen im sub 5" Bereich und Kamerakoptern im sub 10" Bereich. Für all diese Anwendungsfälle wäre so eine FC im Vergleich zu bestehenden Lösungen immer die bessere alternative.

Für die meisten dieser Anwendungsfälle muss das OSD aber halt nunmal drauf (auch wenn es meiner Meinung nach in den Video Sender gehört)

So wie sich das für mich gerade gestaltet passt alles auf das 20x20 Board. beim OSD ist das Thermal Pad etwas hässlich aber das bekommt man auch gelöst. EVtl passt sogar noch der GPS chip. Allerdings gibt es da bestimmt auch Gründe warum das Teil normalerweise weit weg sitzt und teilweise sogar Magnetisch geschirmt ist. Die Teile haben -167 dBm (entspricht so 1 nV) Eingangsemfindlichkeit. Ich kann mir schon vorstellen dass da auch die zehntausendste Harmonische von vier 20A ESCs durchaus noch drüber liegen kann. Besonders wenn nur zwei Millimeter Platz dazwischen ist.

Kann natürlich aber auch sein dass ich mich da irre, dann können wir gern Probieren das da drauf zu machen.Der Kompass muss aber extern sein. ich hab bei mir grad mal die Platine mit dem Kompass auf den ESC gelegt und angemacht (leerlauf ohne props), Da kam nixmehr raus was mit der Orientierung zu un hatte.

 

Das modulere Steckerkonzept mit "Universalschnittstellen" hat für mich allerdings ziemlichen charme. Für den Whoop gibts ein Empfängermodul mit Flex mit Folienantenne, für den nächsten ein leichtes GPS/Kompass Modul. Der nächste steckt da nen Adapter mit Lötpads ein und wer gar nichts braucht der lässt alles weg.

 

Dass man beim Gewicht natürlich wesentlich mehr beim GPS oder gar digitalen Bildsystemen machen kann ist klar. Ausschließen muss sich das aber doch nicht.



#125 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 02. Oktober 2019 - 22:18

Außer die Kosten für das PCB ist das hier glaub nichtmaln großer Krampf.

 

Selbst wenn das Board schon beim ersten Wurf fehlerfrei ist, wäre da immer noch der Aufwand für die Software-Anpassung von BLHeli_S und ArduCopter.

 

Dass man beim Gewicht natürlich wesentlich mehr beim GPS oder gar digitalen Bildsystemen machen kann ist klar. Ausschließen muss sich das aber doch nicht.

 

Nee, aber vielleicht die Priorisierung und damit die Reihenfolge etwas beeinflussen. ;)
Das externe GPS + Kompass wären vergleichsweise "low hanging fruit".



#126 crteensy

crteensy
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Geschrieben 03. Oktober 2019 - 11:35

Na dann sehe ich hier durchaus einen guten Weg zum weitermachen: Wir testen mal wie sich das GPS auf einer kleinen Platine benimmt (ich hätte da auch selbst Interesse dran) und lassen nach und nach alles worüber wir uns derzeit noch nicht ganz einig sind in den YOLO-FC einfließen.

 

Wenn das nix wird, basteln thorone und ich uns einen ziemlich coolen Whoop-FC.

 

Hier (Anhang) wäre schonmal der aktuelle Schaltplan sans ESC und Spannungsregler.

 

UARTS sind noch nicht zugewiesen (Rx und GPS), und es gibt noch keine Steckverbinder. Buzzer - braucht den wer?


Wenn ich das richtig überblicke, gibt es für die aktuelle Schaltung der ESCs (Level shifter mit Transistoren, Tri-state PM-Eingang am FET-Treiber) bereits eine passende Variante von Blheli_s, und zwar die "W"

Angehängte Dateien


Bearbeitet von crteensy, 02. Oktober 2019 - 22:50.


#127 thorone

thorone
  • 58 Beiträge

Geschrieben 03. Oktober 2019 - 12:02

Haha was genau steckt hier hinter YOLO?

Jetzt gehts dann drum die Schaltpläne zusammenzubringen.

Softwaremäßig is die Anpassung vob BlHeli nicht nötig. Die O-Version passt da.

Von Arducopter hab ich keine Ahnung, bei INAV/BF sollte das aber sehr einfach gehen, so wie ich den Code einschätze. Das macht uns sicher auch einer der sich da gut auskennt.

#128 crteensy

crteensy
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Geschrieben 03. Oktober 2019 - 18:23

Wegen YOLO: Das war so eine Eingebung bei der Kosten/Spaß-Abwägung. Nutzen kriegen wir als Nebeneffekt evtl auch raus, aber das ist bislang schwer abzuschätzen.



#129 crteensy

crteensy
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Geschrieben 04. Oktober 2019 - 19:50

Externes Board für GNSS, Kompass, Baro:

 

Angehängte Datei  GNSS_Mag_Baro.png   21,47K   0 Mal heruntergeladen

 

Unten links ZOE-M8Q. Oben links u.fl stecker für die Antenne.

 

Unten rechts Baro (BMP280), daneben Pullups (könnte man so machen, dass sie auf der Rückseite durch Durchtrennen einer Leitung deaktiviert werden). Die Adresse könnte man ähnlich handhaben.

 

Oben rechts Magnetometer (LIS3MDL). Auch hier könnte man die Adresse auf der Rückseite konfigurieren.

 

Ist noch ohne Leitungen aber die sind ziemlich simpel, vom routen her reicht eine dünne Platine mit 2 Lagen. Was die Signalqualität angeht, habe ich keine Ahnung, was das GPS so braucht. Man kann darunter fast durchgängig GND machen, und einen GND-Ring um die Antennenleitung herum.

 

Muss so eine Blechdose um das GPS herum? Wäre dann größer. Sonst wie hier dargestellt 12 x 12 mm mit reichlich Luft.

 

Pinbelegung:

+3V3

GNSS Tx

GNSS Rx

SCL

SDA

GND



#130 el Kopto

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Geschrieben 04. Oktober 2019 - 21:19

Baro halte ich für verzichtbar. Ist i.d.R. ja schon auf den FCs drauf und hat dort auch kein Problem durch Ströme/Magnetfelder. Auf dem exponierten Puck ist es mehr dem Licht und Luftdruck-Änderungen z.B. durch den Fahrt-(bzw. Flug-)Wind ausgesetzt.

 

Hatte Reiner nicht einen noch kleineren GNSS-Chip vorgeschlagen?
 

Muss so eine Blechdose um das GPS herum? Wäre dann größer. Sonst wie hier dargestellt 12 x 12 mm mit reichlich Luft.

 

Ich vermute, wenn der Chip auf der Oberseite sitzt und die Platine darunter viel GND Fläche hat, kann man auf die Blechdose verzichten. Der Magneto könnnte auf die Unterseite, dann wäre das Board kleiner.



#131 keilie

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Geschrieben 04. Oktober 2019 - 23:21

Grundsätzlich sieht das gut aus. Ob das kleinere GNSS Modul noch viel bringt ist fraglich. Wegen dem Blechgehäuse müssen wir noch mal das Datenblatt studieren. Die Massefläche ist sonst in der Hauptsache unter der Antenne zu platzieren. 

Dann sollte man überlegen ob es sinnvoll ist Lötpads anzubringen, oder ob ein Stecker nicht doch besser ist.

Nächste Frage, wir wird das Board befestigt.

 

Dann mal eine weitere Frage, welche RC Systeme verwendet ihr? Ich habe Graupner, Spektrum und FrSky.

 

Ich glaube bei FrSky und Spektrum gibt es sehr kleine Telemetrie Empfänger. Und für eine vollständige Telemetrie gibt es die kleinen Funkmodule, die ich weiter oben schon erwähnt habe. Irgendwie sollten wir da auch ein Rahmen als PCB machen um die Komponenten sicher befestigen zu können.



#132 crteensy

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Geschrieben 05. Oktober 2019 - 09:09

Dann ohne Baro. Ich würde die Unterseite gerne glatt halten, dann kann man das Board mit doppelseitigem Klebeband befestigen. Wenn es auf beiden Seiten bestückt ist, geht das nicht und wir brauchen eine alternative.

Ich selbst benutze frsky, die Empfänger sind so ca 10 x 15 mm (2G4 und R9)

#133 thorone

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Geschrieben 05. Oktober 2019 - 15:36

Der Vollständigkeit halber: Ich hab nochmals die Akkus bzgl. ihrer Impedanz durchgemssen und die Ergebnisse über Try and Error an das einfachse Akkumodell gefittet, was die Haupteffekte erklären kann.

Anbei die beiden ermittelten Ersatzschaltbilder und die simulierte Impedanz gegen die Frequenz geplottet

Angehängte Datei  akkuimpedanz.jpg   279,32K   0 Mal heruntergeladen

 

Dass  ich mich in meiner ersten Messung so verschätzt hatte liegt wohl an der damaligen vernachlässigung der Paralelkapazität im Akku


Hat jemand fürs GPS aml so ne antenne ausprobiert? die würs für Super-Leichtflüge ja perfekt passen https://www.mouser.d...HuRLflySuUqf44=


Bearbeitet von thorone, 05. Oktober 2019 - 14:05.


#134 keilie

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Geschrieben 05. Oktober 2019 - 16:52

Habe schon viele Antennen versucht, diese aber noch nicht. Muss man einfach versuchen. Kann man ja mal mitbestellen wenn man bei Mouser bestellt. Kostet ja nicht die Welt.



#135 crteensy

crteensy
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Geschrieben 06. Oktober 2019 - 09:25

Würde ich machen, es stehen Bestellungen bei digikey und mouser an. Es wird allerdings ein bisschen dauern bis alles zusammen kommt. Erstmal zwei Wochen Urlaub...




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