Bouwverslag: zelfbouw flight controler op basis van Arduino Uno

Het ziet er al goed uit. Wel erg veel wind om een juiste conclusie te trekken. Vooral bij het laatste stukje film van de GPS hold wat hoogte veranderingen. Dit zal best door de wind komen. You get closer to your goal.

 

Een riet haag langs de sloot achter mij veroorzaakte behoorlijk wat turbulentie. Daardoor veranderde de hoogte behoorlijk. Je ziet het ook aan het onrustige gedrag van de multi, het ding is continu aan het corrigeren.

Als het een keer windstil is zal ik nog een keer een poging doen. Waarschijnlijk zal dit nog wel even duren :-(

Bedankt!

 

Een kleine update:

 

Dit ziet er heel goed uit. Houd ons op de hoogte.

 

Ziet er prima uit Joop. Wat gaat er verder nog gebeuren?

 

Bedankt voor de complimenten

Er is nog genoeg te doen Burp. Ik denk hierbij aan:
- Optimaliseren en vereenvoudigen van de algoritme;
- Functies van de field telemetry box uitbreiden;
- Het bouwen van een okto frame;
- Een gimbal voor de videocamera;
- Een grafische user interface op laptop / tablet;
- Nieuw printontwerp;
- enz, enz.

Er is dus genoeg te doen Het maken van een grafische user interface wil ik uitstellen tot aan de winter. Dit zal nog behoorlijk wat energie en tijd gaan kosten en is een prima klus voor de koude winteravonden.

Met het oktoframe is inmiddels een start gemaakt. In eerste instantie maak ik het frame voornamelijk uit hout. Sterk genoeg voor een prototype en eenvoudig te bewerken. Carbon kan altijd nog. Armen zijn van aluminium. Ik ben nog even aan het twijfelen of ik de armen vouwbaar wil maken zoals bij de S1000 van DJI. Motor-tot-motor afstand zal ongeveer 70 á 80cm zijn en de kabels van de motoren zijn weggewerkt in de buis.

 

Op dit moment heb ik voor de besturing 6 kanalen tot mij beschikking. Dit maakt het noodzakelijk om gecombineerde functies te gebruiken wat direct zorgt voor beperkingen. Om van deze beperking af te komen ben ik mij gaan verdiepen in het S.Bus protocol van Futaba. Dit blijkt een zeer eenvoudig protocol te zijn. Zonder library en een paar regels code is het al mogelijk om het signaal om te zetten in integer getallen.

Deze test heb ik gedaan om te kijken of het mogelijk is om het S.Bus signaal in te lezen in de Arduino. Daarna heb ik de informatie doorgezet naar een Qt programma.

 

Het is alweer een poos stil geweest in dit draadje. Dat betekend niet dat er niets meer gebeurd. Ik ben rustig wat zaken aan het testen voor de volgende stap.

Ik wil mijn eigen gekozen sensoren gaan gebruiken. Je kan van alles krijgen op break out boards, maar in de meeste gevallen zijn het niet de beste sensoren en je betaald er toch een mooie prijs voor. Bij de groothandel kosten goede sensoren maar een fractie van de break out boards en daar wil ik dan ook gebruik van maken. Top sensoren voor een budget prijs

Het nadeel is.... ze zijn klein..... heeeeel klein:



De afbeelding hierboven laat een versnellingssensor zien. De afmetingen zijn 3 x 3mm. De 16 aansluitingen zijn 0.35 x 0,25mm. En daar heb je speciaal gereedschap voor nodig

De afgelopen tijd heb ik mij ingelezen in smd (surface mount device) en de apparatuur die je daarvoor nodig hebt. Inmiddels heb ik een goede soldeerpunt, soldeerdraad, flux, pincet en een microscoop. Het is even wennen om onder een microscoop te solderen maar het went heel erg snel.

En het resultaat van het eerste Velleman smd bouwpakket mag er best zijn



Met de huidige kennis kan ik eenvoudig nieuwe printplaten ontwikkelen op basis van smd. Dit is echt reuze eenvoudig met het programma Eagle. Dit draadje ligt dus niet stil maar is nog volop in leven ;-)

 

Ik zie nog zat mogelijkheden om die print te verkleinen

 

Met een beetje geluk komt komende week de eerste smd print binnen voor de accelerometer en gyro. De smd weerstanden en condensatoren heb ik bij de groothandel Farnell besteld. Dit scheelt weer een enorm bedrag.

Het formaat van de print is 12 x 30mm. Het kan kleiner maar daarvoor moet je echt een reflow oven hebben. Op deze print ga ik de gyro en de accelerometer 'dead bug' style solderen. Ofwel, de sensoren op de rug met de contacten naar boven. Dan verbind ik met dunne draden de pads op de sensoren met de soldeerpads op de print. Eigenlijk hetzelfde als wat er in een chip zit.

Nu hopen dat het schema klopt en dat ik de boel aan de gang krijg. Volgende week hopelijk meer nieuws.

Verder stap ik in de toekomst af van het Arduino platform omdat het mij onvoldoende vrijheid geeft. Maar daarover later meer.

 

Werkt reflow niet in een normale oven of microwave?

 

Wil je reflow goed aanpakken moet je zorgen dat de temperatuur volgens een vastgesteld patroon oploopt en afkoelt. Als je daar vanaf gaat wijken dan kan je een goede werking niet meer garanderen.

Bijvoorbeeld:


Op zich kan het dus in een standaard oven. Maar je moet wel zorgen dat je de temperatuur goed onder controle kan houden.

Voor dit test traject hou ik het even bij solderen

 

Ah kijk dit wist ik niet van reflow;-) heb wel eens filmpje gezien dat ze een heatergun gebruikte.. solderen van kleine goed is een uit daging pas nog van een immersion onderdelen zitten solderen maar moest wel vergrootglas en penzet gebruiken en was blij dat alles weer werkte geen idee hoe het hete maar was 1 mm 8) succes met solderen en ben benieuwd komt er ook een productie er van in kleiner voormaals?

 

Tsja, een heat gun..... Zal best werken maar het probleem is dat steeds meer componenten vocht gevoelig zijn. De behuizing is poreus en er komt vocht in. Dit is tijdens normaal gebruik geen probleem.... tot je de boel gaat verwarmen voor reflow. Het vocht gaat koken en de sensor kan uit elkaar knappen. Het kan zelfs zijn dat je de beschadiging niet ziet en dat je pas een paar maanden later problemen krijgt.

Daarom gebruik ik in eerste instantie de soldeerbout en een microscoop. Of ik ooit iets in productie ga brengen weet ik niet. Of iemand moet een specifieke vraag hebben. Maar op dit moment heb ik er genoeg plezier in om mijn hoofd lekker op gang te houden en problemen op te lossen

 

Vandaag weer een nieuwe mijlpaal bereikt: mijn eigen 6-dof sensor met een afmeting van 12 x 30mm

Na het doorworstelen van 2 datasheets á 38 en 42 pagina's heb ik de printlay-out ontworpen in Eagle. De print heb ik laten maken door Mijnprintplaat.nl. Ondanks de baanbreedte van 0,254mm ziet het er erg strak en netjes uit.

Het soldeerwerk is met een microscoop (10 x vergroting) gedaan en was in een avond klaar. En zoals verwacht werkt het prima en zijn de signalen op de klok- en datalijn van de i2c in orde. Het eindresultaat is op de foto te zien.

Met een druppel 2-componentenlijm voorkom ik eventuele mechanische belasting op de dunne draden en verbindingen. Ik moet alleen nog even testen of deze lijm voldoende isoleert.

Daarna eens kijken of ik er een mooie aluminium behuizing voor kan frezen.



De 1/4W weerstand geeft een mooie indruk van het formaat van de print.

 

Ik ben onder de indruk. Ik weet er alles van om zoiets netjes in elkaar te krijgen niet echt gemakkelijk is. Vooral geduld is een belangrijke factor.
Hou ons op de hoogte van je vorderingen. In ieder geval vind ik dat erg leuk.

 

Vandaag nog even een isolatieweerstand van de 2-componentenlijm getest. Op de foto zijn twee vertinde geleiders op een vel papier gelijmd. Zelfs bij een meetspanning van 500Vdc is de weerstand groter dan 300Mohm. Dan ga ik er van uit dat het bij 3,3V ook wel goed gaat komen

 

Je bent weer lekker bezig hoor Joop. Mooi werk, die 6-dof print. Je knutselwerk is van hoog niveau.

Het zou me trouwens niet verbazen als die 300M van het papier komt (trekt vocht uit de lucht) en niet van de lijm.

 

Een inventieve oplossing maar deze chips kan je ook "gewoon" solderen, zonder die draadjes dus. Dat vergt wel wat oefening maar het is zeker te doen, ik heb het veel gedaan.
Die twee componenten lijm isoleert prima, maar dat heb je al gemeten. Wel een waarschuwing. Maak dat printje eerst heel goed schoon met een goed oplosmiddel. Aceton of MEC is daar heel geschikt voor. Resten flux die onder de lijm zitten zullen de hechting van de lijm belemmeren. Hierdoor zal er toch vocht tussen kunnen kruipen. Dat lijkt onmogelijk en die print zal nooit in het water komen maar pas op. Vocht uit de lucht kan daar echt tussen komen en dat heeft heel vervelende gevolgen.
Uit mechanisch oogpunt is die lijm wel een goed idee maar elektronisch gezien kan dat tegenvallen. Vocht is echt een punt maar eventueel ook de warmte. Worden die chips niet te warm? De koeling zal met die lijm erop flink beperkt worden. Wordt de zaak nauwelijks warm zoals het nu is, met die lijm erop kan dat wel een punt worden.

 

Bedankt Andre voor het compliment. Het meetinstrument kan niet meer aangeven dan 300Mohm. Dus waarschijnlijk is de weerstand bij benadering oneindig en geeft het apparaat een '>' teken aan.

@Ernst: De sensoren heb ik niet op de conventionele manier met een soldeerbout gesoldeerd omdat ik dan geen 100% zekerheid heb of de verbindingen daarna goed zijn en dat er geen mechanische stress aanwezig is. Op deze manier heb ik dat wel. Zeker omdat dit toch de lucht in gaat tijdens het testen. Voor mij is een gedegen reflow proces (dus geen heat gun) naast deze methode de enige 100% betrouwbare manier.

De sensoren worden niet warm. Maximaal gebruiken ze 6mA en de sensor is op de print gelijmd. Dat moet goed komen met de warmte afvoer van +/-19mW.

Wel vallen de sensoren onder de MSL standaard. De behuizing van de sensor bevat dus vocht. Om die reden heb ik bij het verlijmen van de draden de onderkant van de sensor open gelaten. Zodat de behuizing kan 'ademen' en er geen drukopbouw ontstaat.

Tegen de tijd dat ik de definitieve setup van de controller in kaart heb wil ik dit soort zaken gaan reflowen. Maar ik heb er vertrouwen in dat ik hier voorlopig nog wel mee vooruit kan.