Krok w bok 3: Ardupilot c.d - lot na 4km

W sobotę 28.09.2013 korzystając z pogody i niezłych warunków postanowiliśmy przetestować kolejne "scenariusze" lotów naszego drona z Ardupilotem na pokładzie. Tym razem w planach były:

1. Lot z krążeniem w danym waypoincie przez określony czas (w trybie Circle)
2. Przerwanie misji (przłączenie na tryb Manual w trakcie jej trwania) i powrót do trybu misji (Auto)
3. DO-JUMP, czyli po wykonaniu pełnej misji przeskoczenie do Waypointa 1 i wykonywanie ponownie tej samej misji
4. FailSafe - wyłączenie aparatury w locie
5. Dalekie loty bez widoczności

Krok w bok 2: testy Ardupilota APM 2.5+ - część 2

Nasze testy Ardupilota APM 2.5+ robiliśmy w trzech podejściach:

• dzień 1: test stabilizacji modelu w trybie sterowania manualnego, krążenie oraz test RTL - Return To Lounch (czyli powrót do miejsca startu, "powrót do domu")
• dzień 2: samodzielna prosta trasa na 4 waypointy w trybie autopilota
• dzień 3: jeszcze prostsza samodzielna trasa na 2-3 waypointy + samodzielne lądowanie modelu - wszystko w trybie autopilota

Początkową trudność na jaką można trafić to umieszczenie Ardupilota w Easy Starze 2 - do tego celu zdemontowaliśmy cały osprzęt FPV, standardową kabinkę zamieniliśmy na płaski kawałek pianki z wierzchu w całości pokryty rzepem velcro. Na nim spoczął Ardupilot, odbiornik oraz nieco z przodu GPS, który kupiliśmy w zestawie z Ardu. Pod tym w kadłubie znalazły się upchane nieco na siłę wszystkie kable, regulator oraz bateria. Jak widać na zdjęciu kadłub jest wypchany całkowicie elektroniką, ale jakoś udało się to domknąć (na opaski z rzepami i gumkę):

Krok w bok - stało się: oblataliśmy Ardupilota! - Część 1

Już miałem opublikować post o rozmieszczaniu anten na modelu. Kolejny post miał być o rozmieszczeniu całej elektroniki na modelu i konfiguracji OSD. W między czasie jednak... podczas kolejnej próby lotów FPV na ok. 1km stało się - straciliśmy najpierw sterowanie a potem wizję i Easy Star 2 poszedł pionowo w dół.

Nie uderzył jednak w ziemię a zawisł na ogromnym starym kilkunastometrowym drzewie, w zasadzie na samym jego czubku. Inni modelarze, którzy widzieli sytuację i (uwaga!) nagrali nasz lot na swojej nagrywarce pomogli nam zarówno w odnalezieniu modelu (ostatnie nagrane klatki filmu przed utratą wizji znacznie zawęziły obszar poszukiwań) i asystowali przy jego ściąganiu. Należy się im raz jeszcze WIELKIE DZIĘKI. Im i jeszcze innemu dobremu człowiekowi, który: A) mieszkał w domu, przy którym spadł model; B) jest współtwórcą Krakowskiego Parku Linowego przy Wiśle i korzystając ze swojego wspinaczkowego sprzętu, poświęcając swój czas i ryzykując niemalże życie ;) wszedł na mega-wysokie drzewo, odciął gałąź, na której zawisł model i sprowadził go na ziemię. Cała akcja trwała ok 1,5h od momentu zgubienia do momentu odzyskania więc stosunkowo szybko. Za wszystko jestem bardzo wdzięczny tym ludziom! Od tamtego "incydentu" (w czerwcu 2013) minęło już trochę czasu.

Na niebiesko - chłopak od wspinaczki, który uratował nasz model, na czerwono - ES2 zaczepiony na gałęziach...

Krok 10 - Dodatkowy kabelek FPV do regulatora

W Kroku 9 omówiliśmy zrobienie praktycznie wszystkich podstawowych kabelków FPV do podłączenia do OSD Remzibi - został jeszcze jeden: kabelek idący od regulatora, dzięki któremu będziemy mieli informację o napięciu naszej głównej baterii modelu zasilającej odbiornik, silnik i wszystko co podpięte jest do odbiornika.

Sprawa jest generalnie bardzo prosta, jedyne co będzie nam potrzebne to:

• wtyczka BEC wraz z kabelkami
• lutownica + cyna
• taśma izolacyjna

Spójrzmy najpierw na zdjęcie mojego niezbyt ładnie wyglądającego (i już nieco sfatygowanego) regulatora z dodatkowym kabelkiem:

Krok 9 - kable FPV do OSD Remzibi

Przyszedł czas na obiecany post na temat przygotowania kabli FPV wraz z podpięciem ich do OSD Remzibi, z którego osobiście skorzystałem. W ramach przypomnienia: ponad miesiąc temu pokazałem jak zrobić kable do FPV bez OSD. Jeśli ktoś zamierza latać wyłącznie "przy nodze" to jest to całkiem rozsądne, tańsze i mniej skomplikowane rozwiązanie. Natomiast jeśli zamierzacie odlecieć od bazy na kilkaset (i więcej) metrów - wypadałoby już wyposażyć się w OSD z GPS, dzięki któremu uzyskamy wiele cennych informacji na temat położenia naszego modelu gdy będzie już poza zasięgiem wzroku.

Schemat przyłączenia kamery, nadajnika i baterii pod OSD wygląda tak:

Finalnie i w rzeczywistości okablowanie będzie wyglądało tak (po lewej kable bez OSD z kroku 7, po prawej kable podpięte do OSD Remzibi):

Na zdjęciu brak jeszcze podpiętego kabelka idącego od głównej baterii zasilającej silnik i regulator, ale o tym napiszę później.

Zatem zabieramy się do pracy.

Filmowa zapowiedź

Ponieważ wiosna w pełni - zachciało nam się latać. To niestety sprawia, że mam mało czasu na pisanie, a post o kablach do FPV wciąż jeszcze nie gotowy. W tym tygodniu powinienem się z nim uporać i pójść dalej, żeby wszystkie posty opisujące powstanie modelu od początku do końca były gotowe przed końcem czerwca. A póki co - filmowa zapowiedź naszych następnych nagrań, które planujemy w niedalekiej przyszłości (dostępna wersja Full HD 1080p).

Krok 8 - Mikrofon do FPV

Nasz pierwszy lot FPV był w zasadzie sprawdzeniem połączenia video w powietrzu i w praktyce nie był lotem stricte FPV - bo czas patrzenia na monitor z podglądem z kamery pewnie zmieściłby się w przedziale 20-30 sekund. Wiało wtedy tak mocno, że walczyłem z utrzymaniem samolotu w powietrzu nie skupiając się w ogóle na spoglądaniu na ekran.

Za drugim razem było już zdecydowanie lepiej i od razu dość odważnie - odlot od bazy na ok. 500m bez OSD i już po zachodzie słońca. I wtedy odkryłem pierwszą rzecz, która zaczęła doskwierać - przy odlocie na odległość ok. 300-400m od bazy samolot przestaje być słyszalny na ziemi. Na początku nie zdawałem sobie z tego sprawy - jakim utrudnieniem dla pilota-modelarza jest brak dźwięku silnika w modelu. Sam latam trochę normalnymi szybowcami, które rzecz jasna silnika nie posiadają, ale po natężeniu szumu powietrza opływającego owiewkę możemy szacować prędkość nawet bez zerkania na prędkościomierz. W modelu nawet z OSD pokazującym prędkość jej pomiar z GPS będzie zawsze nieco opóźniony. W momencie gdy będąc na ziemi przestajemy słyszeć nasz model i zerkamy tylko na monitor zaczyna się robić nerwowo i nieswojo. Wszystko jest OK dopóki silnik lub bateria nas nie zawodzi. Napięcie baterii zasilającej silnik możemy jeszcze pokazywać na OSD, ale usterka silnika może być nie do wykrycia. Jeśli nie będziemy mieć sprawnego silnika i zaczniemy podciągać model zadzierając dziób do góry przekroczymy ostatecznie krytyczny kąt natarcia i minimalną prędkość pozwalającą szybować - model wpadnie w korkociąg i wtedy będziemy mieć już spory problem z jego odratowaniem.

Krok 7 - Łączenie kabli do FPV (bez OSD)

W poprzednim wpisie podałem listę rzeczy niezbędnych do zrobienia okablowania FPV łączącego kamerę, baterię i nadajnik Video. Tym razem pokażę jak to wszystko połączyć i umiejscowić w modelu. W pierwszej kolejności zajmiemy się podstawowym połączeniem: kamera + nadajnik Video + bateria - to będzie stanowiło nasz pierwszy zestaw okablowania. Dorzucę tu jeszcze przeróbkę kabli do podłączenia mikrofonu. W następnym kroku pokażę jak najprościej zrobić drugi zestaw kabli (oddzielny, nie będę przerabiał tego pierwszego), który zakłada użycie OSD na przykładzie OSD Remzibi.  Zatem zaczynamy...

Krok 6 - Zakupy baterii i okablowania do FPV

Jeśli staliście się już szczęśliwymi posiadaczami: modelu RC (przyjmijmy cały czas, że bazujemy na Easy Star 2 lub jego bliźniaczych konstrukcji), zestawu FPV (nadajnik+odbiornik) i telewizora lub innego urządzenia do odbioru obrazu - nadszedł czas na zakupy odpowiednich kabli i wtyczek oraz baterii. Zacznijmy od zasilania, bo tutaj będzie raczej krótko:

• bateria zasilająca kamerę, nadajnik FPV i ewentualnie mikrofon oraz OSD - spokojnie wystarczy bateria lipol 3S ok. 800mAh (jest mała rozmiarem, stosunkowo lekka i wystarcza do zasilania tych wszystkich akcesoriów), bateria ze złączem BEC
• bateria zasilająca odbiornika FPV - tutaj stosujemy również lipol 3S ok. 2000mAh, bo nie zależy nam na wadze (i tak leży na ziemi ;) a mamy zapas prądu na dłużej; bateria ze złączem XT-60.
• bateria zasilające sam model, czyli regulator, odbiornik do sterowania modelem, serwa, silnik: lipol 3S ok. 2000mAh (choć może być i większa i mniejsza - zależy jak długo chcemy lecieć na jednym naładowaniu - przy 2000mAh to jest ok. 20-25 minut lotu), ze złączem XT-60.
• opcjonalnie lub jako zapas: bateria lipol 3S +2000mAh i więcej, do zasilania np. telewizorka LCD 12V do odbioru obrazu FPV, ze złączem XT-60.

U mnie wygląda to póki co tak:

Podane wyżej złącza przy bateriach nie są oczywiście jedyne słuszne, podałem je bardziej jako propozycja, bo są to jedne z popularniejszych złącz stosowanych w modelach i w zasadzie większość baterii w standardzie ma właśnie przylutowane XT-60. Podobnie jest ze złączem (BEC) w pierwszej baterii - do zasilania video - baterie tej pojemności (ok. 800mAh) mają zwykle małe czerwone złącze BEC.

Teraz odnośnie samych kabli...

Krok 5 - Odbieranie i wyświetlanie obrazu z FPV

Tym razem skupimy się na urządzeniu wyświetlającym obraz FPV, czyli na ekranie, który będziemy musieli mieć "w terenie" podczas lotów FPV. Obraz z kamery FPV transmitowany przez nadajnik A/V Fox 800 drogą radiową po częstotliwości 1,2GHz będzie trafiał do odbiornika A/V Fox 800 na ziemi, a ten będzie przekazywał obraz na nasz telewizor, monitor lub laptop.

Podstawowe kryteria, które musimy przyjąć przy wyborze takiego urządzenia (pomijając już możliwości finansowe) to przede wszystkim zasilanie. Pamiętajmy, że będąc w terenie mamy bardzo ograniczone możliwości dostępu do prądu z gniazdka ;). Stąd wybór pada najczęściej na: urządzenia zasilane prądem 12V lub z wbudowanymi własnymi akumulatorami/baterią (albo jedno i drugie). Dla modelarzy jest to bardzo komfortowe rozwiązanie ponieważ urządzenia te działają również wtedy, gdy są zasilane baterią LiPol 3S 11,1V - czyli taką, której używa większość modelarzy w swoich modelach. Oczywiście to wymaga posiadania dodatkowej baterii (prócz tej do modelu) do zasilania ekranu, więc dochodzi nam dodatkowy koszt. Można na tym nieco zaoszczędzić kupując np. tanie przenośnie odtwarzacze DVD z małymi ekranami (najczęściej 7"-9"), która mają wbudowane wewnętrzne akumulatory - możemy je podładować w domu i przyjechać na loty z naładowanym sprzętem.