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Vorstellung: Projekt NanoCopter - Er fliegt!

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Hallo an alle!

Auch wenn unser (Studienkollege und ich) kleines Projekt vielleicht nicht unbedingt ein Mikrocopternachbau ist, dachte ich mir dennoch
dass es für euch interessant sein könnte.

Es ist nun ein paar Monate her als uns die Idee dazu kam, einen Quadrocopter zu entwickeln der ein Abfluggewicht von unter 15g aufweist
und klein genug ist um in eine Handfläche zu passen. Wir haben uns damals viele Gedanken gemacht wie wir einen derartigen Quadrocopter
möglichst simpel aufbauen können und haben uns an eine sehr waghalsige Lösung ran getraut, die sicher etwas außergewöhnlich ist.

Mittlerweile gibt es einen Prototypen (bzw. 3 Stück davon), inklusive selbstentwickelter 2,4GHz RF Fernsteuerung basierend auf einem Cypress Cy7936 Trainsceiver.
Das großartige am CY7936 ist, dass er auch in DSM2 Fernsteuerung zB. Spektrum eingesetzt wird (Cy6936 Vorgänger vom 79er), dazu später mehr.

Bevor es ein paar Bilder gibt, zunächst die Eckdaten:


MCU:
Silabs 8051F411 Mixed Signal Microcontroller

Transceiver:
Cypress CY7936 2.4GHz DSSS Transceiver

Power management:
Atmel Attiny13a, Batteriespannungsüberwachung, Ladekontrolle, Ein/Aus (läuft permanent durch am 32kHz RC Oszillator,und zieht ein paar uA)

IMU:

InvenSense IDG-500 Dual -Axis Gyro
InvenSense ISZ-500 Single-Axis Gyro
Analog Devices ADXL330 Acc

Motoren:
Coreless 6mm Bürstenmotor (X-Twin)

Motortreiber:
Logic Level N-Channel MOSFETs

Batterie:
Lithium Polymer,230mAh

Gesamtgewicht: 14,78 g
Schub total: 25,60 g


Implementiert wurde bis jetzt ein eigenes Funk-Protokoll, später möchten wir uns auf DSM2 stürzen.
Sensorfusion per Kalmanfilter, 300Hz Regelfrequenz.

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Der hier ist ein wenig leichter:
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Hier noch zwei rohe bestückte und verlötete Platinen, sowie eine bereits gefräste.
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Wir haben den NC-One komplett selbstständig gefertigt, lediglich Platinen und Stencils wurden extern bezogen.
Glücklicherweise hab ich in der Firma meinen eigenen Reflow Ofen sowie zugriff auf eine CNC Fräse. Einzig alleine
das bestücken von Hand ist ein etwas Nervenraubender Akt *g*.

Leider gibt es noch keine "fliegenden Bilder", das liegt daran dass wir Probleme mit Vibrationen hatten, die wir
leider nur durch einschränken der Bandbreite der Antialiasingfilter in den Griff bekommen konnten. Die Dämpfung
ist leider bei der momentanen Lösung einfach zu gering, weswegen wir nun ein Redesign machen werden, um das
Filter anzupassen.

Wir haben dem kleinen vorerst mal einen Rahmen gebaut, mit dem wir die Reglereinstellungen ohne Gefahr testen
können. Bis jetzt haben wir ihn leider nicht stabil bekommen, was höchstwahrscheinlich an der zu geringen Bandbreite liegt.

Es ist momentan noch unklar ob wir es entweder digital lösen, per FIR oder IIR Filter. Oder ob wir
ein aktives Butterworthfilter höherer Ordnung für die Gyros verwenden... die sind das Hauptproblem. Da wir ohnehin
auf Cypress PSOC3 oder 5 umsteigen, hätten wir dann einen digitalen Filterblock zur Verfügung, allerdings nur für 2
Kanäle...

Leider kostet mich das Studium im moment recht viel Zeit, daher gehts erst gegen Weihnachten wieder weiter ;)
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Mehr als das ist leider noch nicht los :D Ich mach euch mal bei Gelegenheit ein Video im Testrahmen.
« Bearbeitet von flberger am 11.04.2010 13:13. »
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Das ist ja niedlich :P

Wär ne coole Sache für im Winter in der Wohnung. 8)

Bin gespannt auf das erste Flugvideo!
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ich sag nur eins... haben will :shock:
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wann, wo, wieviel?

genial!
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Respekt !!!!!
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Schönes Projekt, sehr interessant! Viel Erfolg weiterhin!


Grüße,
Rob - der den Thread gerne von Vorstellung in "Vorbestellung" umnennen würde.
« Bearbeitet von Rober-t am 20.12.2009 04:27. »
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Ja er ist schon ein Winzling ;) aber das is ja gerade die Herausforderung.
Ich hoffe wir kommen über die freien Tage wieder etwas weiter, ich möchte das neue
Layout bald mal fertig stellen - aber wie gesagt es quält uns momentan noch die Filterfrage.

Der kleine Quad wäre wahrscheinlich auch recht günstig herzustellen, wenn man ne Möglichkeit
hätte irgendwo zu einem guten Preis ein paar bestücken zu lassen. Ab 5 Stk. bekommt man die
IDGs Gyros nun für 4,80Euro. Die waren bis jetzt immer Hauptkostenpunkt. :D

Aber vorerst muss er ohnehin erst mal fliegen... obs wirklich klappen wird zeigt sich erst.
MK-Betatester
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Boah wie geil! Natürlich noch geiler als Testpilot ,-)
« Bearbeitet von der_oschni am 17.12.2009 16:16. »
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WO kann man bestellen..?? Das kommt gleich wieder dieses "MUSS ICH HABEN!" durch..!!
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Na dann bring das Ding mal zum fliegen, dann wirst du hier bestimmt genug interessenten finden, das es sich lohnt eine Kleinserie bestücken zu lassen... :D
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@Fiberger: mach doch mal bitte deine PM verfügbar.

Gruß,
Hoppel
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Geile Idee. mal was andres..TOP
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Sehr schön, damit kann man ja mal richtig schön indoor fliegen.

Wenn es mal eine Kleinserie geben sollte möchte ich auch gern einen oder 5 haben :)

Gutes Gelingen!

Stefan
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Hoppel meinte
@Fiberger: mach doch mal bitte deine PM verfügbar.

Gruß,
Hoppel


Müsste nun klappen!


KeyOz meinte
WO kann man bestellen..?? Das kommt gleich wieder dieses "MUSS ICH HABEN!" durch..!!


Leider momentan noch nirgends ;) Aber wenn es klappen sollte wird vl. mal was draus.

Ich habe mir auch schon überlegt eventuell die Entwicklung mit der nächsten Prototypengeneration voran zu treiben
in dem ich ein paar Prototypen an "Quadrocopter-Erfahrene" ausgebe.

Im moment sind wir ja zu zweit, ich und mein Studienkollege. Wobei er zu 95% für den Softwarepart übernimmt, und er auch
der jenige ist der den besseren mathematischen Hintergrund hat um Dinge wie den Kalmanfilter in Angriff zu nehmen.

Die Hardware geht praktisch komplett auf mich, von der ersten Überlegung bis zur fertigen Platine. Erst beim bestücken sind wir wieder beide beteiligt.

Es wär eventuell ne gute Sache wenn hier mehre Leute mitwirken würden, aber zuerst muss ich mal ein paar Hardwaremankos beseitigen die
sich während der ersten Versuche herauskristalisiert haben. Darunter auch das Problem mit dem Antialiasing-Filter.
« Bearbeitet von flberger am 17.12.2009 00:06. »
MK-Betatester
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Sehr spannend ;)
Werde ich mal definitiv weiterverfolgen.

*vonvorarlbergnachgrazwink*
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toll!!!!!!
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Ort: Hanau
Mit dem Kleinen um den Weihnachtsbaum fliegen. :) Genial!
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Ort: CH
Ich hoffe die Dinger gibt es noch in den kalten Tagen zu erwerben, bleibt dran Jungs.

Nice Job :mrgreen:
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Ort: Böblingen
Ich auch haben möchte :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
« Bearbeitet von erwin1511 am 17.12.2009 01:32. »
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Beiträge: 164
WOW, toll, Respekt !!!!!!!!! :D :D :shock:

Gruß
Michael
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Ort: Hilden
Ähm ich würd mich auch gerne anbieten.
Super süsses Teil.
der würd auch schön zu meinem dodeka kopter mit xtwin motoren passen...
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http://www.rcmovie.de/video/3df3541e34320daa4090/12-er-Ufo-JumpJet-Mod
gruß boris
MK-Betatester
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Ort: Odenwald
Geiles Teil. 8)
Dann weiterhin gutes Gelingen für das Projekt.
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Beiträge: 123
Hi,
ich würde auch einen nehmen, die Idee kam mir gleich als ich das Konzept
der 4fach BLC sah. Mit Bürsties gabs das ja schon länger aber nur eine offene Quelle:
http://www.pascal.zunino.fr/microX4.htm
oder hier mit msp: http://members.vol.at/pi/
lg
micha
« Bearbeitet von reiher am 17.12.2009 10:02. »
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Registriert seit: Dec 2009
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Ort: Graz
dukedolphin meinte
Ähm ich würd mich auch gerne anbieten.
Super süsses Teil.
der würd auch schön zu meinem dodeka kopter mit xtwin motoren passen...
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http://www.rcmovie.de/video/3df3541e34320daa4090/12-er-Ufo-JumpJet-Mod
gruß boris


Hallo Boris,

seh ich das richtig? Du hast n IDG Breakoutboard von Sparkfun verwendet? Wie hoch/niedrig ist die Bandbreite deines Tiefpassfilters? Hast du dir das
rohe Signal der Gyros schon mal mit dem Oszi angeschaut? - waren da merkliche Vibrationen drauf?

Wir mussten die Bandbreite unseres AA-Filters auf unter 10 Hz runter drehen, damit wir die dem Nutzsignal überlagerten Vibrationen wegbekommen haben.
Unsere Winkel sind uns sozusagen verrückt geworden sobald wir in den Bereich kamen in dem die Vibrationen ne entsprechende Amplitude erreicht haben.

Es ist leider ein grober Fehler von mir gewesen lediglich ein Tiefpassfilter erster Ordnung zu verwenden.

Wir haben uns die Vibrationen dann auch mal näher angeschaut, sind mit der PWM eine Rampe gefahren und haben Frequenz und SpitzeSpitze Wert der Vibrationen
aufgenommen:
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Gut wäre ein aktives Butterworth Tiefpassfilter, 4er Ordnung mit etwa 40 - 45 Hz Passband, wobei ich die Dämpfung im Passband mit 0,1dB definiert habe, der hätte dann bereits bei 100Hz eine ordentliche Dämpfung. Hab mir mal paar Varianten mit FilterWiz ermittelt. Leider gehn für ein aktives Sallenkey Butterworth-Tiefpassfilter mit MFB doch einige Bauteile
drauf... was bei unserem minimalen Platzangebot schwierig ist. Größer machen kommt nicht in Frage :mrgreen:
« Bearbeitet von flberger am 17.12.2009 15:45. »
Moderator, MK-Betatester
Registriert seit: Aug 2007
Beiträge: 2908
respekt!

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