四轴飞行器飞行中文版国外控制板手册

MikroKopter四轴飞行器飞行控制板V1.0：电路图、零件焊接和入门由Timer根据french-copter的英文版译出。请勿商业使用。转载请注明出处。任务该板是MikroKopter四轴飞行器的控制板。它可以实现下列任务：•测量三轴角速度•测量三轴加速度数据•测量大气压力，用于高度控制•接收数字罗盘信号•测量电池电压•接收R/C信号•处理传感器数据以及计算真实角位置•驱动四个无刷电调其他特性：•尺寸50*50mm•两个LED（如显示正确和错误）•两个三极管，输出到外部灯（或其他功能）•低压检测•为接收机提供5V电压微控制器MikroKopter四轴飞行器计算和处理功能是由一颗运行在20MHz的AtmelATMEGA644完成的。这是一种低成本的流行的8位处理器。选择这种微控制器的标准是：•令人满意的性能•容易采购•低成本•容易焊接•有免费的开发软件传感器必须用电子方式控制四轴飞行器的飞行姿态。为此我们需要不同的传感器。陀螺仪传感器它们测量每个轴的角速度。我们需要3个传感器用于稳定全部3个轴。这些传感器是最基本的元件。加速度传感器•加速度传感器的主要功能是测量MikroKopter四轴飞行器的真实倾角，并为姿态调整提供支持。这里我们使用了一个三轴传感器。理论上，如果四轴飞行器工作在所谓的“航向保持模式”下，我们可以省略掉这个传感器。大气压力传感器它用于稳定飞行高度。这个传感器是可选的。传感器的大的压力开口应该用胶带封闭，然后用针在上面扎一个小孔。这可以保护传感器不会因为风和光产生误读。气压传感器在高空：如果MikroKopter四轴飞行器要在很高的高度飞行（例如2500米），那么气压传感器可能无法正确运作。电阻值适合于850到1100hpa的气压。在2500米的高度，气压将是约750hpa。为了修正这种情况，请在R21上并联一个1.5（至4.7）千欧的电阻（阻值取决于高度）。接口控制板通过不同的接口与外部世界通讯。PPM输入我们把它与接收机连接。其中两条线用于供电，另外一条线用于接收机的R/C和信号（R/Csumsignal）。与正常的伺服PPM信号相比，和信号包含了R/C发射机发送、尚未被接收机解码的所有通道。每个接收机都有这个信号，但是只有一部分可以直接向外部输出它（例如ACT的RX3Multi）。MikroKopter四轴飞行器总线我们把无刷电调连接到这个总线上，该总线传递命令序列。飞行控制板需要使用我们特制的无刷电调，以确保通过I2C的快速通讯。无法使用标准的电调，因为它们太慢了。I2C总线拥有时钟线（SCL）和数据线（SDA）。该总线把所有的SCL和SDA分别连接在了一起。串行接口（异步）我们把这个接口和电脑相连接，用于测试和校准。它的信号是TTL电平的，不是24V电平。因此，如果我们想要和电脑的标准串口进行通讯，我们需要一个接口转换装置。在后面的任务中，这个接口还可以用于和其他控制器进行通讯（异步）。ISP接口（同步）ATMEL控制器将通过ISP接口进行编程。该接口也可以用于和其他控制器的快速通讯（同步串行）。罗盘接口数字罗盘信号可以连接至通用连接器的PC4输入口。一般安全提示我们不保证电路或软件完全无错。尽管进行了彻底的设计和验证，我们不负责（无论是直接还是间接责任）保证软件、硬件或所含信息没有错误。您在使用该电路的时候风险自担（这也适用于提供的电脑软件）。此外，我们还拒绝承担使用该应用可能带来的人或物的附带损害的任何责任。进行彻底的系统测试是你自己的责任。四轴飞行器不是儿童玩具。它太昂贵而且太危险，不适于用于玩具。不要在人的上空飞行！在任何情况下，首次飞行前你都需要购买一份特种模型飞机保险，因为大多数责任保险都不覆盖由模型飞机造成的损害。使用条款MikroKopter四轴飞行器项目的整体或部分仅限私人（非商业）使用。如果你打算直接或间接的商业使用，请联系我们洽谈条件。MikroKopter四轴飞行器组装控制板第一步：连接和控制电源电压在通电前，你应该再次检查稳压器IC4(µA7805)和二极管D1的位置是否正确。电源电压连接到了J1焊盘（在开关上有一个“+”号标记）和焊盘J2（在开关附近有一个“-”号标记）。在你确定整个控制板正常工作之前，强烈建议你使用限流电源。飞行控制板和四个无刷电调本身消耗的电流是大约200mA。5,0V测试数字电路供电。测量TP1到地的电压。电压应该在4.9到5.1V之间。3,0V测试模拟电路供电。测量TP2到地的电压。电压应该在2.9到3.1V之间。第二步：陀螺仪放大器校准陀螺仪放大器（IC2的第8、7和1脚）在空闲状态（板/飞行器没有移动）的电压应该在1.2-1.8V之间（理想值应该是1.5V）。工厂调整的陀螺仪输出信号可能很小，因此有时候我们必须校准这个信号。我们需要加入电阻R9（连至TP4）、R13（连至TP5）、R17（连至TP3）从而增加信号值（阻值越小，输出信号越高）。否则我们需要加入电阻R29（连至TP4）、R20（连至TP5）、R15（连至TP3）从而减小信号值（阻值越小，输出信号越低）校准电阻的默认阻值：增加放大器信号：信号值0.8V：150kΩ1,0V:220kΩ1,2V:470kΩMikroKopter四轴飞行器减小放大器信号：信号值2.2V:150kΩ2,0V:220kΩ1,8V:470kΩ在MikroKopter四轴飞行器严重坠落之后或存在不规则运动（例如一个方向的俯仰比另一个方向的更平滑），那么应该检查这个信号，如有必要，应该重新校准。第3步用MikroKopterTool(avrdude)编程用我们的串口转换装置（SerCon）非常容易对单片机编程，它已经包含了一个ISP电路。电脑必须拥有一个真正的串口用于编程。USB转串/并口转换器或类似的转换器肯定不会工作！串口转换装置用排线连接到6针插头上。转换装置上的LED状态无关紧要。飞行控制板必须加电压才能进行编程。还可以用AVRISPmkII通过USB为单片机编程。参见USB-AVRISPmkII的介绍。另外一种在后期用USB进行数据通讯的方式是USB-TTL-232adaptor。飞行控制板现在也有了bootloader程序。你可以在MikroKopterTool找到编程的方法。第4步：硬件测试测试传感器值当控制器被成功编程之后，你可以用MikroKoptertool检查传感器的值。为了进行这一操作，你要把带排线的串口转换装置连接至板上。ISP电缆必须移除从而用于调试，否则转换装置板上的跳线必须移除。测试陀螺仪和加速度传感器的数据MikroKopter四轴飞行器必须把飞行控制板水平放置，上电（或重启动），然后在MikroKoptertool中启动示波器选项（如果示波器已经处于运行状态，你需要把它关闭一会儿，从而重置示波范围）。我们只能在这里观察到头五个模拟值。如果显示变得很难读取，其他的模拟值可以通过MikroKoptertool的“Scope”选项卡关闭。现在你尽可能平稳地把板倾斜到大约和俯仰轴呈45度角的位置上。在示波器上检查信号值。俯仰积分和俯仰加速度传感器信号（以红色和黄色表示）应该表现出显著的值。重要的是两者尽可能地重合一致。还应对滚动轴进行同样的检测（图中蓝色和绿色）：然后我们检查偏航陀螺仪。我们把板沿偏航轴方向旋转，同时观察陀螺仪的信号。随着我们旋转该板，陀螺仪应该输出一个大于零的值，当我们停止旋转的时候，它将会回到0。我们在虚拟显示器中检查陀螺仪的偏移量值（数值在括号中）：点击相应菜单的按钮。偏移量值应该在500左右（+100）。在这个例子里，偏航陀螺仪有点问题（178）。它应该进行重新校准或者更换。测试Rx信号在虚拟显示器上，我们可以读取R/C值：MikroKopter四轴飞行器我们可以用R/C控制器在约-120到+120的范围内调整这些值。测试电压测量在这个菜单中你可以测试电压测量值：在这个例子中显示了11.3VRx值是0，因为还没有连接接收机。第5部：安装到MikroKopter在我们的主页上有更多信息。连接其他部件的概要概要：•飞行控制板上的箭头指向飞行方向•连接马达：1=前2=后3=右4=左•马达旋转的方向：左右马达（滚动轴）逆时针方向旋转（俯视），而前后马达（俯仰轴）顺时针方向旋转。连接：•接收机的3线伺服电缆提供多通道信号•一块锂聚合物电池（约11.1V，1.5-2.5Ah，放电率15-20C）和至少0.75mm²的两条导线（红正，黑负）•四个带有两根至少0.75mm²电源线的无刷电调（红正，黑负）MikroKopter四轴飞行器•用于和无刷电调通信的I2C总线整个连接组装的细节参见ElektronikVerkabelung……第6步：控制MikroKopter（概要）上电MikroKopter四轴飞行器必须放置在水平的坚硬支撑物上。飞行控制板的绿色LED发光，红色LED熄灭，而蜂鸣器不发声。无刷电调的绿色LEDs发光，红色LEDs熄灭。如果蜂鸣器发声，表示接受受到了干扰或者电池电压过低。校准传感器和选择设置注意：下列描述是用于节流阀没有反转的情况：节流阀最低=指向飞行员为了校准传感器，请把节流阀/偏航控制杆推到左上角，直到蜂鸣器发声而绿色LED熄灭。这样控制器就认为当前的陀螺仪值是“水平”。蜂鸣器将告诉你当前使用的是哪个“设置”。有5种可能的设置。在上述校准过程中，你可以用俯仰/滚动控制杆按下图选择适当的设置：2341x5---意义：俯仰/滚动控制杆向左=设置1；左上=设置2，依次类推。•为了开始飞行，请把节流阀/偏航控制杆推向右下角，直到马达起动•只有节流阀超过了一定的值，水平控制才会开始工作。关闭马达把节流阀/偏航控制杆推向左下角，直到马达关闭。在这里你可以找到一段关于如何启动马达、校准（蜂鸣器发出1声确认设置1）和关闭马达的视频演示。失去Tx或Rx信号的行为如果Rx信号在飞行过程中丢失，马达将继续工作数秒，直到MikroKopter四轴飞行器设法达到水平位置。这将（或多或少）允许四轴飞行器实现一个受控的降落。元件焊接元件应该按照下表的顺序进行焊接。这可以简化任务。斜体字的元件放置在焊接面（背面）MikroKopter四轴飞行器数量Reichelt货号备注零件名称1ATMEGA644-20AU注意产地AVR-RISC-ControllerIC11TS914ISMD注意产地轨到轨运放IC25NPO-G080522P电容C1,C2,C28,C29,C305X7R-G080522N电容C9,C15,C17,C27,C3117X7R-G0805100N电容C5,C6,C8,C12,C13,C16,C18,C19,C20,C21,C11,C22,C14,C23,C24,C25,C265SMD-08051.00K贴片电阻R2,R5,R6,R7,R45SMD-0805100贴片电阻R24,R27,R28,R32,R335SMD-080510.0K贴片电阻R8,R12,R16,R1,R34SMD-0805100K贴片电阻R10,R11,R14,R181SMD-0805220K贴片电阻R261SMD-08052.20K贴片电阻R251SMD-08056.80K贴片电阻R213SMD-080518.0K贴片电阻R22,R30,R311SMD-0805680贴片电阻R191SMD-LED0805GN底部有箭头绿色贴片LEDLED11SMD