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Configuración CC3D para helicóptero

3 junio, 2017 - Sin categoría

CC3D es una controladora de vuelo general de pequeño tamaño y precio ajustado, ampliamente utilizado en drones, helicópteros y vehículos de tierra. Está basada en la original placa CopterControl y al igual que ella, funciona con un firmware llamado OpenPilot. Existe una versión aún más reducida de esta controladora y se denomina ATOM.

La wiki oficial del proyecto es:

http://opwiki.readthedocs.io/en/latest/index.html

En general, el sistema de control de vuelo comporta tres elementos:

  1. El hardware de la controladora: CC3D Revo
  2. El firmware que instalamos en la CC3D: OpenPiloit
  3. El software para configurarlo: OpenPilot / Libre Pilot.

El OpenPilot Ground Control Station (GCS) software fue descontinuado y el proyecto fue retomado bajo el nombre de LibrePilot.

La página oficial de LibrePilot:

http://www.librepilot.org/site/index.html

En nuestro caso vamos a usar una versión de la CC3D mejorada, la CC3D Revolution.

La CC3D Revo incluye una emisora para telemetría integrada en placa, un medidor inercial mejorado, soporte directo de GPS.

Un artículo interesante sobre el munto OpenPilot lo podemos encontrar en:

http://en.molrc.com/?p=92

Página especial sobre la CC3D Revo:

https://opwiki.readthedocs.io/en/latest/user_manual/revo/index.html

MONTAJE FÍSICO

Lo primero es el montaje físico. Veamos los puertos de conexión de la CC3D Revo:

MainPort: Tipo JST-SH 4-pin. Se trata de un puerto serie al que se puede conectar un GPS, receptor Futaba SBus o un receptor satélite Spektrum. Su configuración por defecto es para un receptor modem de telemetría.

FlexiPort: Tipo JST-SH 4-pin. Este puerto se puede configurar para serie o I2C. Por defecto no se utiliza este puerto pero se puede usar para telemetría, GPS, receptor satélite Spektrum y otros dispositivos I2C.

Flexi-IO Port: tipo JST-SH 10-pin. Puerto destinado a la conexión del receptor principalmente, aunque este puerto puede realizar varias funciones diferentes, pudiéndose configurar como entrada o salida. Puede gestionar PWM o PPM. También se puede configurar como una mezcla de varios otros modos:

Servo 1-6: Son las salidas PWM para conectar los servos o ESC. La alimentación a la CC3D se aplica típicamente desde un ESC (con BEC) conectado a uno de estos puertos.

El esquema de conexionado de los servos es el siguiente:

Pwr Sen/Sonar Port: Tipo JST-SH 4-pin. Este puerto se puede usar para conectar varios tipos de sensores como  sensores de corriente, sensor tipo «sonar» (HC-SR04 por ejemplo) u otros. También se puede usar como un puerto de propósito general de entrada/salida o como u puerto de uno o dos canales analógicos de entrada.

RF Socket: Conector de antena del modulo OPLink integrado en la CC3D Revo. El OPLink es un módulo de telemetría bidireccional. Se puede consultar información sobre este módulo Aquí.

Micro USB: Permite conectarlo al GCS que se ejecuta en el ordenador, configurar el CC3D, actualizar el firmware, etc.

El diagrama de conexionado general es el siguiente:

Evidentemente es nuestro caso para un helicóptero usaremos sólo las conexiones para 4 servos, tres del plato y uno de cola, y una para el ESC del motor.

Necesitaremos como mínimo 6 canales: collective (pitch en la nomenclatura heli), roll (aile), nick (elev en la nomenclatura heli) , yaw (rudder) , throttle, flightmode.

CANAL RECEPTOR USO CANAL ENTRADA CC3D
1 Throttle 1 blanco
2 Roll 2 azul
3 Nick (pitch) 3 amarillo
4 Yaw 4 verde
5 Flight mode 5 naranja
6 Collective 6 gris

Para los que siempre hemos volado helicópteros, es importante no confundir los términos:

Roll = Aileron

Nick o Pitch = Elevator (ojo con esto que en el mundo heli el pitch es el colectivo)

yaw = Rudder

El receptor se alimenta desde la CC3D a través de dos pines específicos.

En cuanto a la conexión de los servos:

SERVO POSICIÓN PLATO CÍCLICO (VISTO DESDE ATRÁS) SALIDA EN LA CC3D
Swashplate 1 servo trasero 1
Swashplate 2 servo izquierdo 2
Swashplate 3 servo derecho 3
Servo cola 4
ESC 5

Ojo, si hemos colocado el CC3D en una posición distinta de la habitual, mirando hacia arriba y con la flecha hacia el morro, hay que indicarlo a la CC3D. En mi caso, el módulo CC3D se ubica boca a bajo en la parte inferior del frame del heli, dentro del espacio del tren de aterrizaje. Al estar boca abajo, debemos indicarle a la CC3D es desfase de roll de 180º:

Configuration  Attitude  Setting  Rotate virtual attitude relative to board  Roll = 180,00

Este ajuste corregirá el desfase y empezaremos a ver la orientación correcta en el CGS.

CONFIGURACIÓN INICIAL

Lo primero es decirle a la CC3D que se trata de un helicóptero y configurar algunos datos básicos del plato cíclico.

Configuration  Vehicule  Seleccionar la pestaña Helicopter

En nuestro caso se tratra del habitual plato CCPM de 120º. A continuación se muestra la configuración válida en mi caso:

Es importante que la casilla Collective Pass Throgh esté Marcada. Estamos usando el canal 6 para la gestión del colectivo (el pitch en el argot heli). Con ello seguiremos teniendo la capacidad de funcionar con curvas según los modos de vuelo tradicionales en helis RC. Si dejamos desmarcada esta casilla, la controladora usará el throttle para mover proporcionalmente el colectivo y no funcionaran las curvas de pitch asociadas en nuestra emisora a ninguno de los modos NORMAL, MODO 1 y MODO2.

Por este mismo motivo, dejaremos las curvas de Trottle y Pitch (argot heli) en sus valores simétricos por defecto:

Configuration  Vehicule  Helicopter  Curve settings

CONFIGURACIÓN EN LA EMISORA

En mi caso utilizo una emisora Spektrum. Creamos un modelo nuevo de tipo Heli. (Punto importante diferente al sistema Ardupilot, en el que los helis se configuran como un ala fija.)

Debemos configurar el tipo de plato como tipo NORMAL (1 servo). La controladora realizará todas las mezclas.

Todos los valores predeterminados, sin D/R, exponenciales ni mezclas de cola. Las curva de paso normales, simétricas.

Una vez que se finalicen los ajustes, podremos antes de volar ajustar los valores a nuestro gusto en las tres curvas NORMAL, MODO1 y MODO2, así como  los D/R, exponenciales o mezclas de cola.

Es decir, una vez configurado todo lo necesario en la CC3D, podremos seguir teniendo lo modos de vuelos acrobáticos y 3D que teníamos con los viejos giróscopos, además de los nuevos modos de vuelo asistidos.

CONFIGURACIÓN DE LOS SENSORES

Es necesario primeramente establecer el Home Location antes de calibrar los sensores de la CC3D. Este home location se debería coger por GPS pero si estamos en un interior y la controladora no ha sido configurada antes, es posible que no dispongamos de esta información.  Este paso es necesario para determinar el vector del campo magnético local (Be) y la aceleración debida a la gravedad (g).

Tenemos que indicar primero que vamos a establecer el home location manualmente:

System  Home Location  Set= True

Ahora configuramos las coordenadas de nuestra localización actual desde el mapa (gadget OPMap) con el botón derecho + Set the home location.

Una vez que tengamos posicionamiento GPS deberíamos volver a utilizarla por defecto. Para ello System  Home Location  Set= False

NOTA: Si no se muestra mapa alguno en el OPMap sino una pantalla en gris, hacer lo siguiente: Windows  Edit Gadget Mode y en la opciones de OPMap veremos que está seleccionado Google Sat. Parece ser que desde unas actualizaciones de las apis de Googel la descarga de los mapas han dejado de funcionar. Cambiar a Default y veremos que se muestra el mapa por defecto. Este mapa por defecto lo podemos cambiar en Tools  Options  OPMap  Default

Para seguir los wizards de configuración de los sensores:

Configuration  Attitude  Calibration

La calibración es muy sencilla, sólo debemos posicionar el heli como se va indicando y pulsamos Save Position cada vez. Para posicionar el heli en cada paso nos podemos ayudar con una brújula de mano.

Otra cosa importante es que se necesita realizar el calibrado de los sensores antes de usar el GPS. El GPS no operará correctamente hasta que no se calibren los sensores.

Calibración del acelerómetro y el magnetómetro

Este paso calibrará la escala para el Magnetómetro y los sensores del acelerómetro. Presionamos Start para comenzar, y seguimos las instrucciones para cada paso. Para obtener los mejores resultados con la calibración del acelerómetro, se recomienda que se realice con el controlador CC3D desmontado, ya que esto permite colocar con precisión la placa para cada orientación en la secuencia.

La calibración del magnetómetro se debe realizar con el modulo CC3D a montado en el fuselaje para que las mediciones incorporen cualquier alteración producida por los elementos locales  metálicos o magnéticos.

Nota: No es necesario alinear el fuselaje exactamente con el eje norte-sur durante los pasos individuales. Las instrucciones indicadas sirven solo para indicar en qué dirección debe ubicarse el fuselaje en relación con algún punto. Podemos asumir que el norte está frente  por ejemplo.

Calibración del nivel (level) de la placa

Este paso asegurará que la nivelación del modulo CC3D sea precisa. Colocamos el fuselaje lo más horizontalmente posible (si usamos un nivel de burbuja mejor), luego presionamos Start y no movemos el fuselaje hasta el final de la calibración.

Calibración del giróscopo

Este paso permite calibrar el valor medido del giroscopio cuando el CC3D esta estable. Para realizar la calibración, dejamos el módulo/fuselaje completamente inmóvil y presionamos Start.

Calibración térmica

La calibración térmica calcula las variaciones de polarización de los sensores a diferentes temperaturas mientras la placa se calienta.
Esto permite una cierta cantidad de corrección de esas variaciones de polarización contra los cambios de temperatura. Mejora la precisión de altura en Altitude hold y reduce la deriva de cola (yaw o guiñada).

Para realizar esta calibración, desconectamos la alimentación de la CC3D y la dejamos enfriar a temperatura ambiente durante 15-20 minutos. Luego conectamos el conector usb al módulo nuevamente y presionamos Start, dejando la placa completamente inmóvil. Esperamos hasta que se complete la calibración.

Es muy importante también entender bien cómo funcionan las opciones de Attitude Estimation Algotithm. El algoritmo de estimación de actitud o comportamiento es la manera en que la controladora utiliza combinadamente los datos provenientes de los diferentes sensores.

El indicador MAG permanecerá en color gris por no estar habilitada. La brújula no marcará el norte real.

La brújula marcará el norte real.

Se utiliza información de GPS para los cálculos de attitude. El indicador ATTI no pasará a verde hasta que el GPS dé una posición válida. STAB se pondrá en verde sin que el GPS haya fijado la posición. Se utilizan los datos del GPS para el cálculo del comportamiento Attitude pero no para la estabilización.

Modo en el que se simula el GPS (vuelo en interior por ejemplo).

Ni el indicador de ATTI ni STAB pasarán a verde hasta que el GPS dé una posición válida. GPS Navigation (INS13) se necesita par los modos de vuelo:

GPS AssistPosition Hold or Return to Base.

Filtering: Si se experimenta un problema de deriva mientras se desplaza el vehículo, se puede aumentar este valor para intentar corregirlo. Este parámetro actúa sobre el filtro paso-bajo del acelerómetro para la estimación de Attitule.

CONFIGURACIÓN DEL GPS

Nuestro GPS es un OP GPS que se conecta al puerto Main. Internamente incorpora un chip Ublox 7.

Para darlo de alta en el CC3D:

Configuration  Hardware  Main Port = GPS, Speed= 57600, Protocol=UBX

La CC3D Revolution se autoconfitura con el GPS detectado, no hay que configurar nada más relativo a GPS.

No obstante para el uso de los modos de vuelo basados en GPS debemos cambiar lo siguiente:

Configuration  Attitude  Attitude Estimation Algorithm = GPS Navigation (INS13)

Podemos elegir entre Basic(Complementary) o GPS Navigation (INS13).

GPS Navigation (INS13) se necesita para los modos GPS Assist, Position Hold o Return to Base.

Ojo con lo siguiente: cuando seleccionamos algoritmo GPS Navigation (INS13), se están utilizando todos los sensores para la estimación de la posición, el rumbo, etc. La controladora no permitirá el armado hasta que el GPS no haya dado una posición fiable con un mínimo número de satélites. Por supuesto será imposible armar el aparato en interiores.

En caso de que necesitáramos armar en interiores, existe un modo de estimación llamado INS13Indoor que simula el GPS cuando por ejemplo volamos en interior. Es importante entender los Attitude Estimation Alorithm (algoritmos de fusión de sensores). Esto se explica más adelante en la configuración de los modos de vuelo.

CONFIGURACIÓN DE LA EMISORA EN LIBREPILOT

En Configuration  Input  Remote Control Input tenemos las opciones de configuración de los canales de la emisora.

En el apartado Input Channel Configuration realizamos la asignación de cada canal a la función que debe tener.

La opción Start Manual Calibration se debería usar cuando ya tenemos una calibración hecha de partida y se ha efectuado algún cambio en la emisora.

Inicialmente vamos a ejecutar el wizard para la configuración de la radio (Set Transmitter Setup). Seguir las instrucciones que se van indicando.

Nota: sólo tuve un problema y es que no se detectaba el monimiento del canal 1 después de haberse detectado bien el canal 6 de colectico. Al mover el stick prácticamente sólo de detectaba el 6 (colectivo) y no el 1 (throttle). Para solucionarlo configuré una curva de pitch o colectivo todo a cero en el modo de vuelo 1 y accioné ese modo de vuelo cuando el wizard necesitaba detectar el throttle.

El objetivo aquí es detectar el rango de valores PWM que se gestionan en cada canal.

CONFIGURACIÓN DE LOS MODOS DE VUELO

Se utiliza habitualmente el canal 5 (gear) para la selección del modo de vuelo. Esto se consigue dividiendo los valores del canal (PWM) en seis rangos distintos, uno para cada modo de vuelo. Seleccionado un valor en la emisora dentro de un rango estaremos seleccionado dicho modo de vuelo.

En mi caso utiliza emisora Spektrum así que vamos a asignar el canal 5 a la palanca D por ejemplo (emisora DX9).

Es fácil asignar en la emisora un canal a un switch o palanca y ajustar sus valores para las distintas posiciones. El problema surge al no disponer ninguna emisora de una palanca de seis posiciones. Es necesario recurrir a configuraciones especiales de mezclas para utilizar dos palancas combinadas y poder seleccionar seis cosas distintas. Estas configuraciones dependen de cada emisora. Hay cierta confusión en Internet acerca de cómo configurar las mezclas de canal en algunas emisoras. En mi caso utilizo Spektrum y a continuación se describe lo que tuve que hacer para conseguir esto.

El canal asignado en mi emisora a la selección del modo de vuelo es el 5 (GEAR). En esencia, las mezclas de canales consiste en que cuando modificamos los valores de un canal principal o primario mediante el stick o alguna palanca, un segundo canal variará también a la vez que el canal principal en una proporción determinada. Esto de las mezclas se inventó para poder tener movimientos coordinados de varios servos en el control de aviones y helicópteros.

El tema consiste en mezclar el canal GEAR consigo mismo  dependiendo de la posición de una segunda palanca, la E en nuestro caso. En mi emisora, voy a utilizar las palancas D y E para la selección de los 6 modos de vuelo. Dejaremos la palanca C para las curvas de vuelo habituales en helis ya que la C es la que utilizo para los modos de vuelo en helicópteros.

Hay que decir que lo más sencillo para seleccionar seis modos de vuelo sería utilizar una palanca de dos posiciones combinada con otra de tres posiciones. En mi caso utilizo dos palancas de tres posiciones (la D y E) ya que las dos únicas palancas de dos posiciones (la A y la H) están en una posición retrasada, poco ergonómica y en la que es fácil pulsar inadvertidamente.

Para dar con un ajuste de mezclas que nos funcione bien tenemos que tener muy claro cómo funcionan las mezclas de un canal consigo mismo. En las mezclas hay un canal maestro y un canal esclavo. Este canal esclavo se verá afectado por el valor máximo y mínimo del canal maestro. Al asignar el canal maestro a un apalanca (D) y mezclarlo condigo mismo mediante otra palanca (E), lo que hacemos es variar los valores mínimo y máximo de la palanca D con las tres posiciones de la palanca E.

Para la configuración es fundamental monitorizar los valores del canal 5 en la pantalla Configuration → Input → Remote Control Input.

Aquí podemos ver el canal 5 dividido en los seis rangos diferentes que se usarán para la selección de los modos de vuelo.

Nota: Los valores mínimo y máximo de PWM de este canal que presenta esta pantalla ya fueron calibrados anteriormente y aquí ya no tenemos que cambiarlos.

El procedimiento en concreto que yo he seguido para configurar la Specktrum DX9 es el siguiente:

System Setup → Channel Assign → Nex → 5 GEAR=D

Servo Setup → Reverse → GEAR

Servo Setup → Travel → GEAR = [30-75]

Con todo esto ya puedo seleccionar con mi palanca D los modos de vuelo 1 y 4. La posición intermedia y abajo seleccionan ambos el modo 4. Ahora se trata de configurar las mezclas en el canal GEAR para que con la segunda palanca E sumemos los valores de PWM suficientes para seleccionar los modos 2, 3, 5 y 6.

Ahora hay que irse al menú Mixing y utilizar dos posiciones de ajuste, por ejemplo la 4 y la 5.

Estos son los dos preajustes que realizamos mezclando el canal GEAR consigo mismo en dos posiciones de la palanca E. Con ello en realidad modificamos el valor de GEAR actual seleccionado en la palanca D en los extremos de la palanca (la posición intermedia NO se ve afectada) y lo llevaremos a un nuevo valor para seleccionar un nuevo modo de vuelo.

Mixing → P-Mix4: → Normal

GER > GER
Rate: -30% 75%
Offset= 0%
Switch: switch E marcando la posición 1.

Mixing → P-Mix5: → Normal

GER > GER
Rate: -85% 125%
Offset= 0%
Switch: switch E marcando la posición 2

Es evidente que la palanca D en su posición central no se ve afectada por la mezcla de la palanca E, ya que las mezclas están afectando a las posiciones inferior y superior y en los porcentajes indicados en los mixing. La palanca D en su posición central, que está siempre justo en el medio del rango del canal 3 y 4, siempre seleccionará el modo de vuelo 4.

Por último, y por esto que se acaba de comentar, hay un pequeño ajuste que suelo hacer para que con la palanca D en su posición central no se esté justo en el límite de los modos 3 y 4, aunque sea el 4 el que se seleccione en esa circunstancia. Bajando en la emisora ligeramente el subtrim del canal GEAR desplazamos un poco hacia la derecha (el canal está invertido) todos los valores, por lo que en el valor intermedio ya no estaremos justo entre el límite del modo 3 y 4.

Servo Setup  Sub Trim  GER= -10 (sólo en un pequeño valor para no salirnos de ningún rango de cada modo de vuelo)

Evidentemente existen otras maneras de hacer las mezclan y conseguir un efecto similar. Otra cosa importante es que esta selección de seis modos de vuelo UAV (o modos asistidos por llamarlo de algún modo) es independiente de la palanca tradicional de modos de vuelo heli, donde seguiré teniendo las tres curvas habituales Normal, modo1 y modo2 para las curvas del throttle y el colectivo como se ha hecho siempre en helis. Evidentemente habrá tipos de modos de vuelo UAV en los que no se podrán usar los modos acrobáticos modo1 y modo2.

Ya sólo queda asignar nuestros seis modos de vuelo preferidos a los seis tipos seleccionables. Para ello disponemos de dos apartados: Flight Mode  Switch Positions y Stabilization Modes Confituration, dentro de la la pestaña Flihgh Mode Swtich Setting.

Flight Mode Switch Positions

Como ya se ha visto, se pueden configurar hasta seis modos de vuelo diferentes. Para mayor flexibilidad, hay tres bancos de configuración, por lo que se puede configurar los ajustes para el estilo de vuelo deseado asociado a cada banco. Para cada banco podremos cambiar algunos parámetros mediante la sección Stabilization.

Existen seis modos de estabilización primarios, Stabilized1 a Stabilized6. Estos modos de estabilización se pueden seleccionar como Manual, Rate, Rate Trainer, Attitude, Axis Lock, Weak Leveling, Virtual Bar, Acro+ y Rattitude. Básicamente definen el grupo de modos de vuelo sin asistencia GPS.

Stabilization Modes Configuration

Esta sección permite seleccionar los distintos modos de vuelo que podemos asignar  a los modos Stabilized.

Por tanto, en cuanto a los modos de vuelo, se pueden hacer dos grupos: los modos de vuelo no asistidos por GPS (los Stabilized) y los asistidos por GPS.

MODOS DE VUELO SIN GPS

En  modo Attitude nunca se puede hacer flips ya que el ángulo máximo de inclinación del aparato está gestionado por la controladora.

MODOS DE VUELO ASISTIDOS POR GPS

Ojo, si activamos un modo de vuelo asistido por GPS y la configuración del Attitude Estimation algorithm no utiliza el GPS, tendremos una condición de error Config Error.

Además de todo esto, al configurar los modos se vuelo hay una serie de prestaciones o modificaciones al comportamiento del modo de vuelo que se indican en las columnas Assisted Control y Thrust.

Cada modo Stabilized tiene una columna Thrust (empuje o fuerza ascensional), donde se puede seleccionar varios modos de control de altitud (basado en el barómetro):

  1. Aumenta el empuje automáticamente, basado en 1 /cos (ángulo de inclinación).
  2. Pare los motores mientras está en modo invertido (en el caso de drones para los flips)

El control de crucero se puede combinar con los modos de vuelo Rattitude y Attitude. Existen parámetros de ajuste del comportamiento el CruiseControl con los cuales podemos aplicarlo a helicópteros.

En cuanto a las opciones Assited Control podemos seleccionar la prestación GPSAssit:

GPS assist es una opción que proporciona una asistencia extra al modo modo de vuelo principal seleccionado. Normalmente se utiliza en los modos Attitude y Rattitude. Es modo asume que tenemos un buen comportamiento en el modo Position Hold, sin alarmas de la brújula. Para habilitar esto se requiere GPS Navigtion (INS13).

El comportamiento de GPS Assist es el siguiente:

Lógica horizontal:

Cuando el stick está centrado, el vehículo está bloqueado con GPS en modo PositionHold.

Si el stick del pitch (elevador o alerón) se mueve por encima del valor de la banda muerta, el vehículo sale del modo de PositionHold y avanza usando el modo Stabilizalized primario utilizado (por ejemplo, modo de Attitude).

Cuando el  stick del pitch regresa a su centro, la ayuda del GPS entra  en un modo de freno, reduce la velocidad y finalmente regresa a PositionHold.

Lógica vertical:

Al frenar, cualquier cambio en el acelerador habilita el modo de empuje (Thrust) definido en el modo de vuelo principal.

Cuando se mantiene en posición, todos los comandos de Pitch and Roll se ignoran hasta que el acelerador esté en o por debajo de «neutral» por razones de seguridad.

Cuando el vehículo está en el modo de espera de la posición de asistencia de GPS, se puede entrar al modo de empuje definido en el modo de vuelo principal al elevar el acelerador por encima de la posición neutral.

Un aspecto de nuestra configuración es algo como esto:

Configuraciones de Stabilization

Si nos fijamos, podemos asignar a cada modo de vuelo un conjunto de ajustes denominados Bank (banco). Disponemos de tres bancos de ajuste posibles para asignar a cada modo de vuelo.

Estos bancos de ajustes del modo de vuelo se configuran en la pestaña Stabilization. Para cada banco de ajustes tenemos dos modos de hacerlo: Basic y Advanced. Además de ello contamos con dos pestañas para parámetros aún más específicos llamadas Expert y Altitude Hold.

Responsives

Acro+

Para ajustar el porcentaje de stick por el cual se pasa de modo Rate a Manual podemos modificar el parámetro:

Stabilization –> Basic –> Acro+ –> Factor

Rate Stabilization (Inner Loop)

Attitude Stabilization (Outer Loop)

Integral

Instant Update

Rattitude: Porcentaje de stick a partir del cual pasa de Attitude a Rate:

Configuration –> Stabilization –> Expert –> Rattitude Mode Transition (80% por defecto)

CONFIGURACIÓN DE LA CC3D

Para las instrucciones genéricas de configuración de LibrePilot con helicópteros:

https://librepilot.atlassian.net/wiki/spaces/LPDOC/pages/5669259/Helicopter

A continuación vamos a realizar la configuración necesaria para los ajustes del heli.

Como se ha dicho antes, debemos tener en la emisora todas las curvas lineales, sin D/R ni exponenciales. Seleccionamos el modo de vuelo MANUAL para que no haya compensación alguna. Desmontamos la cabeza rotora y las palas de cola. Desconectamos al menos dos cables del motor para evitar su funcionamiento durante el ajuste del plato.

Lo primero es configurar el tipo de servos que tenemos:

Configuration  Output

Configuramos los servos inicialmente como sigue:

mínimo = 1000μs
neutral = 1550μs
máximo = 2100μs

Con esto se define el rango total de movimiento de los servos. Los valores indicados fueron los que resultaron útiles para asegurar que llegamos a ±12º en el colectivo (pitch) y a ±8 en el cíclico (elevador y alerón). En realidad con estos márgenes nos pasaremos de estos grados pero después con otros ajustes podremos fijar estos ángulos. Los márgenes en los servos configurados aquí deben ser lo suficientemente amplios para llegar a los ángulos que queremos del colectivo y cíclico (hay que pensar que los ángulos se colectivo y cíclico en realidad se suman) sin dañar los servos.

Los servos digitales los ponemos a 330Hz.

Hay que verificar que el movimiento de los servos es el correcto: con el stick de gas el plato de debe mover arriba y abajo y con el stick derecho al plato se debe inclinar en el sentido del movimiento del stick. Si algún servo se mueve al revés invertiremos el canal correspondiente activando la casilla Reversed para conseguir comportamiento correcto del plato.

Nota: para que se mueva el colectivo con el stick, debemos armar la CC3D.

Ahora realizamos un primer ajuste mecánico de los brazos de los servos.

Ahora hay que nivelar el plato en su posición central y en los extremos del stick de gas. Esto se efectúa mediante el asistente para el ajuste del plato:

Configurations  Swashplate levelling  Start

Montamos el nivelador sobre el plato e iniciamos el asistente de nivel de plato cíclico presionando Start. Se establecerá primero posición neutral en el plato cíclico, esta es la posición que corresponderá de cero grados en las palas. Ajustamos  las casillas de verificación en las posiciones de los servos para establecer la perfecta perpendicularidad del plato con el eje rotor con la ayuda del nivelador. Después presionamos Next para establecer la posición máxima del plato y ajustamos otra vez los servos. Volvemos a presionar Next y ajustamos ahora en la posición inferior. Por último verificamos el movimiento del plato en todo el recorrido y finalizamos la calibración.

Ya hemos nivelado el plato usando el asistente, ahora debemos hacer tres cosas: asegurarnos que en la posición central tenemos 0º en las palas, fijar máximo ángulo admisible en el colectivo, típicamente ±12 a 14º y fijar el máximo ángulo admisible para el cíclico (elevador y alerón).

Muy importante: tenemos que tener seleccionado un modo de vuelo con Roll, Pitch y Thrust en modo Manual para que no haya corrección alguna sobre el plato cíclico por parte de la controladora y los movimientos de los sticks actúen en todo su recorrido.

Ajuste de palas a 0º

Tras haber nivelado el plato usando el asistente, se supone que al montar las palas deberemos obtener 0º con el stick de gas justo en el centro (recordemos curva simétrica de colectivo y modo de vuelo manual). Esto depende ahora de los links del plato a la cabeza rotora. Montamos la cabeza rotora y comprobamos los grados de las palas con es stick de gas en la posición central. Una buena manera de verificarlo es poner las palas paralelas. A 0º con el stick de gas al 50% las palas deberían estar perfectamente paralelas.

Si las palas no estuvieran a 0º debemos aumentar o disminuir los deslizadores centrales de Elevator, Roll1 y Roll2 en Configuration  Output. Pero ojo, debemos modificar los tres valores por igual, aumentando o disminuyendo el valor neutral en el mismo incremente o decremento para los tres servos del plato. Si no lo hacemos así desnivelaríamos el plato.

Ajuste margen del colectivo (pitch en argot heli)

Ahora voy a ajustar un rango máximo de colectivo de ±12º.

Para ello llevo el stick de gas a cero y mido el ángulo de una pala. Ahora ajusto en Configuration → Output el valor mínimo de los servos Elevator, Roll1 y Roll2 para obtener -12º.

Hacemos lo mismo para la posición alta del stick de gas. Variaremos por igual el valor Max de los tres servos hasta obtener una medida de +12º.

Nota: Este juste lo hacíamos tradicionalmente en la emisora con la función Swashpalte Mixing o Pitch Swash. Aquí no podemos hacerlo así ya que hemos configurado en la emisora un tipo de plago Normal y las mezclas del plato CCPM las hace la controladora.

Ajuste del ángulo máximo del alerón (roll) y elevador (pitch) del cíclico

Tradicionalmente esto la hacíamos con la función Swashpalte Mixing en la emisora actuando sobre el elevador y el alerón. Aquí esto no es posible como ya se ha mencionado.

Nuestra idea es ajustar un ángulo máximo de 8º, el cual es un valor habitual en helis deportivos y es el valor recomendado por Align.

Para ajustar el ángulo máximo del aileron y elevator en los modos posibles en uno de los bancos de ajuste nos vamos a:

Configuration → Stabilization → Advanced

Activamos el cuadro de “responsives” y en la primera línea “attitude rates” damos los valores de recorrido de los servos para alerones (roll), profundidad (pitch) y timón (yaw). La unidad es grados, pero a diferencia al Mission Planner con Arduplane, no se corresponden a los grados reales de posición del modelo, sino de recorrido de servo.
Los valores de la siguiente línea es la velocidad del recorrido, y la tercera la máxima velocidad.
Estos ajustes del modo RATE, también intervienen en el modo ATTITUDE que ya explicaremos.

CONFIGURACIÓN DE LA COLA

Lo primero que debemos hacer es poner un modo de vuelo con la cola en Manual. De esta manera no habrá compensación alguna en la cola y podremos moverla con precisión.

Ajuste de la posición central. Con el stick de cola centrado (stick izquierdo) deberíamos de tener el brazo del servo de cola perpendicular.

Debido al dentado de la corona del servo, es posible que no pueda quedar mecánicamente perfectamente perpendicular. Lo montaremos lo más perpendicular posible. Una vez hecho esto podemos realizar un ajuste de precisión desde el software ajustando el valor central en Configuration  Output  Tail para que el slider de cola quede lo más centrado posible.

Una buena manera de asegurarse de que el slider está en su posición neutral, es montar las palas de cola y ponerlas en posición en paralelo. En la posición central las palas deberán perfectamente lineadas.

Ajuste de los límites de cola.

Para ajustar los límites de cola, debemos actuar esta vez en lo valores Min y Max buscando el margen de tal manera que el slider de cola llegue a los extremos del recorrido sin forzar.

Nota: Si tenemos activados el armado con el stick de yaw (cola) a la derecha o izquierda, notaremos un pequeño salto en el slider de cola al hacer al armado.

CONFIGURACIÓN DE LOS MÁRGENES DEL THROTTLE

La salida al Throttle también debe ser configurada. El igual que los servos, el throttle posee un margen válido de valores PWM que debemos ajustar. El valor medio lo dejamos al mínimo por defecto. Probamos los valores mínimo y máximo óptimos para nosotros. El valor mínimo es aquel que activa el motor al empezar a subir el trottle desde cero. El valor máximo será aquel a partir del cual veamos que ya no revoluciona más el motor. Por ejemplo para mí funcionó bien 1100 mínimo, 1100 medio y 1900 máximo.

CONFIGURACIÓN DEL ESC

TODO

CONEXIÓN DEL LIBREPILOT POR TELEMETRIA

Para conectar por telemetría (vía radio) al Librepilot, se utilizan los módulos OpLink. Como es normal hacen falta dos módulos, uno en tierra y otro en el aparato; OpLink Ground y OpLink Air. En el caso de la CC3D Revolution ya incluye el módulo OpLink Air en el mismo CC3D por lo que sólo le tendremos que conectar el cable de antena con el que viene el módulo.

  1. Conectar el módulo de tierra por USB al ordenador.
  2. Abrir en Librepilot la opción Configuration → OpLink. El software debería detectarlo automáticamente. No aparecerá ningún dato si no hay un IPlink, CC3D Revolution o Sparki2 conectado
  3. Configurar los siguiente parámetros recomendados:

a. ‘Max Power’ 100mW (Es máximo permitido en España)
b. ‘Com Speed’ 57600 (o 38400 si tenemos problemas con el refresco de datos)
c. ‘Max chan’ 250 (75 – USA requires Amateur Radio License)
d. ‘Min chan’ 0 (53 – USA requires Amateur Radio License)
e. Seleccionar protocolo comos OplinkCoordinator.
f.  Seleccionamos Link type como Data
g. Hacemos clic en Save, y esperamos varios segundos hasta que el módulo se estabilice (el medidor en la parte inferior del GCS se calme).

4. Desconectamos y volvemos a conectar el OPlink mini modem, esto deberá habilitarlo y mostrar un Device ID. Ahora podríamos configurar un ID personalizado por nosotros y no autogenerado.

5. Apuntamos el Device ID. Lo vamos a necesitar después.

6. Desconectamos el módulo.

(El botón OPlink Save mostrará un ‘tic’ verde cuando se guarden las configuraciones, pero puede desaparecer poco después de guardar la configuración. Este es un comportamiento normal.)

Ahora vamos con la parte del vehículo.

1. Conectar la Revolution, Sparky2 o el OPlink Mini modem que hará de conexión esclava.

2. En la página OPlink del LibrePilot, escibir exactamente el mismo Link Type, Max PowerCom SpeedMax chan y Min chan que tenemos en la estación de tierra.

3. Seleccionar protocolo como OPLinkReceiver

4. Introducir el mismo Device ID que teníamos en el lado Coordinator dentro del campo Coordinator ID.

5. Clic en Save, esperamos varios segundos hasta que el medidor de la parte inferior del GCS se calme.

6. Desconectar del módulo esclavo. El enlace está completo.

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En mi caso el Libre Pilot no me reconocía el modulo OPlink. Hice lo siguiente:

Seguí la instrucciones de la página:

https://github.com/TauLabs/TauLabs/wiki/User-Guide:-OPLink-Mini

y actualicé el bootloader del OPlink.

El boot loader es un firware que debe estar instalado antes de instalar el firware de la versión. Una vez instalado el bootloader el led de la OPLink parpadeara en azul.

Ahora debemos cargarle el firmware que estamos usando en nuestro GCS y CC3D. Para ello descargué los firmwares asociados la versión 16.09 que es la última que estoy usando:

https://librepilot.atlassian.net/wiki/spaces/LPDOC/pages/4128780/Downloads

Seguidamente realice una carga del firmware en la OPlink con los siguientes paso:

Troubleshooting

  1. Las versiones de firmware de ambos OPlink deben ser la misma
  2. Si el mini módulo OPlink no se conecta a la Revolution (con un módulo OPlink embutido) debemos asegurarnos de que el bootloader tiene la versión 4:

Vamos a la pestaña Firmware, desconectamos el OPlink, presionamos el botón Rescue (que incorpora el módulo) y lo volvemos a conectar.

Si el bootloader no está actualizado, descargamos el último de la página Downloads page y seguimos las instrucciones que se indican en «Update Bootloader and Update firmware«. Debemos estar seguros de seleccionar Upgrade&Erase y esperar a que se borre. Reiniciar el enlace de comunicaciones.

3. Double check settings on both sides, especially baudrate, channel range and CoordinatorID
4. Evitar conectar ambos dispositivos al mismo ordenador, esto puede causar problemas.