Projecto Xcopter – Caça às vibrações

7 de Outubro de 2014

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Faz várias semanas que ando a tentar resolver problemas com vibrações que se tornam bem visíveis nas imagens captadas pela camera SJ4000. Depois de capturas de imagem praticamente perfeitas que culminaram num dos melhores videos feitos por mim, nunca mais consegui obter imagens em condições.

Pensei que uma das razões fosse uma das varas de protecção que vibravam visivelmente, outra foi a placa de suporte do trem de aterragem estar partida em dois pontos assim como a fixação do trem à placa. Depois da resolução destes problemas com outro tudo de carbono/alumínio e da troca da placa de fixação do trem, as vibrações continuaram tal como antes.

Mesmo com o gimbal calibrado nos seis eixos como ditam as regras, não estava a conseguir obter imagens estáveis como já tinha acontecido mesmo com muito menos cuidado nas afinações. Já estava a ficar complicado perceber o que se estava a passar e como o resolver.

Hoje, depois de alguma atenção aos motores e estar a considerar fazer a afinação com ajuda de um ponteiro laser, verifico que um dos motores estava a fazer mais ruído e vibração que os outros quando rodado manualmente. Nitidamente algo se passava com o motor. Penso ter finalmente descoberto o problema que originava a vibração.

Como tinha um outro motor suplente para as eventualidades, já tratei de o montar no Xcopter. Um dos outros motores também já estava com algum ruído quando comparado com os outros dois pelo que a solução foi usar os rolamentos de um motor danificado num acidente no motor retirado anteriormente.

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Agora quando ligo os motores nota-se que o ruído está diferente e um tanto ou quanto mais silencioso. Só falta agora testar a voar com o Xcopter e a camera de video para ter certezas mas espero que fique comprovada a resolução do problema de vibração. Tenho agora que encontrar rolamentos para substituir nos outros motores quando for necessário.

Xcopter – Opções de segurança MPNG

25 de Setembro de 2014

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No último artigo que coloquei no blog falei da minha tentativa de andar devagar em Loiter controlando a direcção do Xcopter apenas com o Yaw. Recentemente enquanto fazia uma limpeza no meu telemóvel Android encontrei tlogs (telemetry logs) numa pasta do DroidPlanner, experimentei a abrir no Mission Planner e qual não foi o meu espanto ao ver que consegui ler dados, ver gráficos e seguir a posição do Xcopter no mapa. O Bluetooth tem mais alcance do que alguma vez pensei possível ainda por cima com as interferências geradas pelo rádio. Podem ver no video o meu voo a tentar seguir as laterais de um antigo campo de futebol.

Agora que já tenho algumas horas de voo com MPNG, estou a rever configurações e as opções que existem. Uma configuração que acabei por desligar logo nos primeiros testes foi a pré-verificação automática de alguns parâmetros como a calibração dos sensores, o estado do GPS, estado da bússola, tensão de alimentação, etc.. Tentei de novo activar esta opção mas depois de uns quantos testes, sempre que estava activo não conseguia armar. A verificação no Mission Planner indicava que era problema de tensão mas como a placa não tem sensor deve ser outra coisa qualquer que não consegui descobrir.

Outra opção de segurança que liguei e que até agora não deu problemas foi a verificação do número de satélites disponíveis. Caso durante 5 segundos perca satélites o quadcopter irá aterrar automaticamente. Como também há a possibilidade da perda de sinal rádio tenho esta segurança activa que irá aterrar o Xcopter numa eventualidade em vez de o deixar ir ao sabor do vento.

Mudando um pouco de asssunto. Com os voos que já fiz e os vários testes com diferentes valores para o Rate P do Roll/Pitch continuo a tentar perceber qual o melhor valor. Já estive mais longe e com os últimos voos apercebi-me que da primeira vez que se levanta voo depois de armar o comportamento é diferente. Da primeira vez é mais instável e temos que dar mais throttle, se aterrar e voltar a levantar posso fazê-lo de uma forma mais suave. Sabendo isto é mais fácil perceber se estou perto ou longe do valor óptimo.

Xcopter – Últimas novidades e voos

10 de Setembro de 2014

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Desde o primeiros voos feitos com o firmware MPNG que ando à procura do valor ideal para o Rate P do Roll/Pitch. Nos testes com o valor Rate P demasiado baixo o Xcopter voava bem mas tinha tendência a tombar ao levantar voo devagar. Com o valor demasiado alto tinha tendência a oscilar em voo nas manobras mais rápidas ou com o vento.

Por forma a realizar mais testes em voo alterei o valor mínimo para 0.12 e máximo para 0.24 (instruções), sendo o valor 0.185 com o potenciómetro na posição central. Achei que com este intervalo seria mais fácil encontrar o tal valor ideal que ando à procura. Após uns testes com o valor Rate P alto com e sem vento percebi que o Xcopter oscilava pelo que comecei a diminuir até ficar num ponto abaixo da posição central que até ver está perto do ideal. Acho que como está voa muito bem, não oscila e também não tomba ao levantar. Entretanto já repus o intervalo entre 0,08 e 0,20 e movi o potênciómetro no rádio para a posição do valor ideal até aqui testado e que foi 0,139.

Com o peso adicional do gimbal e camera foi necessário modificar o parâmetro THR_MID para o valor 600 e desta forma o stick do throttle passa a estar a 50% quando em hover. Evita-se assim que quando é activado o modo Alt Hold e o stick se encontra perto ou acima dos 60% seja dada a indicação para subir. Isto poderia ser prejudicial na altura de mudança de modos e provocar um acidente.

Num artigo anterior mostrei uma tabela com os vários modos e posições dos switches. Depois de verificar que o modo Position não está presente na versão 3.0.1 do Arducopter, coloquei o modo Circle na mesma combinação de switches. Funciona perfeitamente e quando o valor do raio configurado é 0 o Xcopter gira sobre si que é útil para gravar uma panorâmica. Falta testar com um valor de raio diferente de 0 e suficientemente grande para circular à volta de um ponto de interesse.

Dois modos que faltava testar eram o RTL e Land. Reduzi a altitude de retorno para 10 m e mantive a altitude sobre o local de aterragem em 2 m. Funcionou como esperado, afastei o Xcopter um bom bocado num local sem obstáculos, activei o modo e em poucos segundos estava de novo a sobrevoar o local onde tinha levantado voo. O modo Land ainda me surpreendeu mais da primeira vez que o testei. Logo à primeira tentativa o Xcopter desceu a uma velocidade conveniente, tocou no chão e reduziu a velocidade das hélices sem que houvesse ressaltos. Diminuí o Throttle e desarmou automaticamente ficando pronto para novos voos.







Uma possibilidade que tenho agora configurada é activar o Simple Mode no CH7. A ideia é caso perca a noção do sentido do Xcopter ou numa falha do GPS, activar este modo e mais facilmente trazê-lo para ao pé de mim sem recorrer ao modo RTL. Só vai funcionar caso não haja nenhuma perturbação que prejudique o magnetómetro senão não vai servir de muito.

De resto, fiz a experiência de voar devagar em modo Loiter e utilizar o Yaw para dirigir o Xcopter na direcção pretendida. Apenas não podia fazer as viragens demasiado rápidas senão fugia da rota pretendida. O objectivo é treinar para fazer tomadas de video estabilizada.

Xcopter – Os diversos componentes

31 de Agosto de 2014

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A construção do Xcopter implicou uma escolha cuidada de todo o material em função da qualidade e do preço. Desde os primeiros voos em Março de 2012, algum do material foi trocado e várias modificações foram realizadas. Este artigo apresenta um resumo do material que actualmente compõe o Xcopter e algum do equipamento necessário para voar.

Xcopter

  • Frame: X525 V3 Fiber Glass (customized)
    • Size: 530mm between motors
    • Size: 840mm between protections
  • Controller: RTFQ MultiWii PRO Ez3.0 Blacked MAG Edition
    • Gyro/Accelerometer: MPU6050
    • Barometer: MS5611
    • GPS: uBlox 6M from RTFQ
    • Magnetometer: HMC5883L (on GPS board)
  • Firmware:
    • MultiWii 2.3 (customized)
    • MegaPirateNG 3.0.1 R4 (customized)
  • Telemetry: Bluetooth serial adapter
    • Android MultiWii EZ-GUI
    • Android DroidPlanner 2
  • Motors: Turnigy 2217 20 Turn 860Kv
  • ESCs: RCTimer 30A with simonk
  • Propellers: Carbon Fibre 11×4.7″ or GEMFAN 11×4.7″
  • Battery: Turnigy nano-tech 3300mAh 3S 1P 35C or ZIPPY Flightmax 2800 mAh 3S 1P 30C
  • Power distribution: Custom cable harness
  • Battery alarm: 1-8S Lipo Battery Voltage Alarm and Tester or AOK-BL4S
  • Lights: Red LED strips for orientation and navigation aid
  • Landing gear: Carefree Universal FPV Skid Landing 200mm
  • Protection: Carbon-fiber tube and ping-pong balls
  • Canopy: 50 CD cakebox

Video

  • Camera (primary): SJ4000 1080p Sports Action Camera
  • Camera (secundary): 808 #16 v2 keychain camera Lens B
  • Gimbal: RTFQ 2-Axis Brushless Camera Gimbal Mount
    • Motors: 2208 80kv(?) Gimbal Brushless Motor
    • Controller: RTFQ V5 Brushless Gimbal Controller (MOSFET edition)
    • Firmware: SimpleBGC 2.2b2

Radio Control

  • Transmiter: Turnigy 9X with OpenTX r2940 and RF9X-V2 module
  • Receiver: Turnigy 9X8C-V2 8-channel receiver
  • Battery: Rhino 2620mAh 3S Low-Discharge

Other

  • Battery Charger: iMAX B6AC 2.6″ LCD

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