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Information

XMegaMiniKopter


Beschreibung

Bild XMegaMiniKopter (70k)
XMegaMiniKopter

Der XMegaMiniKopter ist ein kleiner Spaß-Quadrokopter.
Er ist sowohl für den In- wie auch für den Outdoor Bereich geeignet.
Aufgrund seiner sehr geringen Maße kann der XMegaMiniKopter auch im Wohnzimmer geflogen werden, aber auch im eigenen Garten bzw. in einer größeren Halle.
Im Gegensatz zu anderen Koptern aus dem Low-Cost Bereich, ist der XMegaMiniKopter mit einer professionellen IMU (XMegaMini) ausgestattet, welche sehr umfangreiche Einstellungen ermöglicht.
Die Verwendung einer schon vorhandenen Fernsteueranlage ist kein Problem, da ein PPM-Summensignal oder Spektrum Signal als Steuerquelle unterstützt wird.
Sogar ein Telemetrie Rückkanal ist mit dem Jeti-Satellitenempfänger möglich.
Auch die Motoren sind keine billigen Bürstenmotoren mit hohem Verschleiß sondern Brushless Motoren mit höherem Wirkungsgrad.
Da der kleine Quadrokopter komplett mit Akku 130g wiegt, sind Abstürze auf weichem Grund (Wiese) meist kein Problem.
Er eignet sich also auch besonders zum üben und bereitet Anfänger auf das Fliegen mit teuren großen Koptern vor.
Der Rahmen ist aus GFK und ist daher sehr stabil.
Vielen Dank nochmals an Heiko (http://www.kopterframe.de) für die Entwicklung des sehr schön aussehenden Rahmens.


Bausatz

Bild XMegaMiniKopter Bau (112k)
XMegaMiniKopter Bausatz

Der XMegaMiniKopter kann im Shop als Bausatz oder auch in Einzelteilen bezogen werden.
Bauteile:
XMegaMini Rahmen
XMegaMini (IMU Controllerboard)
Motor Regler Turnigy 6A
5g Brushless Motoren
Propeller QP 5x3
Zippy 2S 500 mAh 20C Lipo Akku



Aufbauanleitung


Bild XMegaMiniKopter fertig aufgebaut (76k)
XMegaMiniKopter fertig aufgebaut


Rahmen Aufbau

Bild XMegaMiniKopter Rahmen Teile (96k)
XMegaMiniKopter Rahmen Teile



Bild XMegaMiniKopter Rahmen Teile (38k)
XMegaMiniKopter Rahmen Teile




Der Rahmen besteht aus:
8 Stück Ausleger Seitenteile (1)
4 Stück Ausleger Träger (4)
1 Stück Rahmen Träger (2)
1 Stück Träger Deckel (3)


Bild XMegaMiniKopter Ausleger (30k)
XMegaMiniKopter Ausleger




Die Ausleger werden mit je 2 Teilen Ausleger Seitenteil (1) und einem Ausleger Teil Ausleger Träger (4) zusammen gesetzt.
Dazu ist das Teil (4) und das Teil (1) im rechten Winkel zu verbinden.
Mit Hilfe eines kleinen Schraubstocks lässt sich dazu das Teil (4) in die dafür vorgesehene Schlitze des Teils (1) quetschen.
Bitte den Schraubstock mit Gefühl zuschrauben um ein Zerbrechen zu verhindern.
Dieser Vorgang wird mit den anderen 3 Auslegern wiederholt.
Ein Tropfen dünnflüssiger Sekundenkleber auf die Quetschstellen erhöht die Verbindungsfestigkeit.

Nun sollten die Teile mit einer Acryl Farbe lackiert werden.
Es ist sinnvoll den vorderen Ausleger mit einer anderen Farbe, welche sich deutlich von den anderen unterscheidet, zu lackieren.
Im Flug lässt sich dann später besser die Fluglage erkennen.

Bild XMegaMiniKopter Verbindung (25k)
XMegaMiniKopter Verbindung






Drei der vier Ausleger (5) können nun mit dem Rahmen Träger (3) und dem Trägerdeckel (4) zusammengesetzt werden.
Der vierte Ausleger folgt erst nach dem Einsetzen der Elektronik.

Bild XMegaMiniKopter Verbindung (35k)
XMegaMiniKopter Verbindung








Der Rahmen Träger (2) muss auf dem Ausleger (5) liegen.

Bild XMegaMiniKopter Verbindung (44k)
XMegaMiniKopter Verbindung







Die M3x10 Schrauben halten dann den Rahmen zusammen und dienen zur Befestigung der XMegaMini.

Elektronik Aufbau

Zunächst ist der Schrumpfschlauch von den Motorstellern zu entfernen.
Dann sind die drei roten Motorkabel von den Stellern abzulöten.
Der Stecker am Servokabel wird nicht gebraucht und kann abgeschnitten werden.
Das schwarze und das rote Kabel des dreiadrigen Servokabels ist überflüssig und ist von der weißen Ader zu trennen.
Diese beiden überflüssigen Kabel sind dann vom Steller abzulöten.

Bild XMegaMini Oben (110k)
Anschlüsse von Oben



Die XMegaMini muss nun für die Verwendung vorbereitet werden.
Dazu ist der PPM-Eingang mit einer abgewinkelten 3 poligen Stiftleiste zu versehen.
Soll ein Jeti-Satelliten-Emfänger eingesetzt werden, so ist auch der 4. Pin in der zweiten Reihe notwendig.
Damit der Jeti-Rückkanal funktioniert, muss auch die Lötbrücke auf der XMegaMini Platine verlötet sein.
Um einen Spektrum-Emfänger zu verwenden, ist das 3 adrige Molex-Kabel an die entsprechenden Pads anzulöten.
Als letztes wird dann noch das JST BEC Kabel für die Stromversorgung an einen dafür vorgesehenen GND und V+ Anschluss angelötet.
Der Beeper ist zwar nicht unbedingt notwendig, sollte aber auch angeschlossen sein, um eine Überwachung des Akkus zu ermöglichen.
Ist kein Beeper montiert, so zeigt die Rote LED gleichzeitig auch eine Unterspannung an.
Diese kann jedoch auch leicht übersehen werden.

Bild XMegaMini Unten (91k)
Anschlüsse von Unten









Die Motorsteller sind dann, wie in den Abbildungen gezeigt, an die XMegaMini anzulöten.
Bitte alle Kabel so lang lassen, das später die drei Motorenkabel noch bis zum Motorsteller reichen.

Die Elektronik ist jetzt soweit vorbereitet, das sie im Rahmen verschraubt werden kann.
Bitte dann den letzten Ausleger montieren.
Als nächstes sind die vier Motorträger, welche von den Motoren entfernt wurden, auf die Ausleger mit jeweils zwei M2 Schrauben zu befestigen.
Diese sind so zu montieren, das man die Imbus Schrauben noch erreichen kann.
Nun können die Motoren auf die Motorträger gesetzt und mit den Imbus Schrauben arretiert werden, so das die drei Kabel zu den Motorstellern zeigen.
Die drei Motorenkabel bitte daraufhin an die frei gewordenen Anschlüsse der Motorsteller anlöten.
Als letztes schließen wir den Empfänger an.

Erstes Einschalten

Wir benötigen einen PC welcher mit Hilfe des "USB Serial Adapter für XMegaMini" mit der XMegaMini verbunden ist.
Auf diesem PC sollte das XMegaTool gestartet und der richtige virtuelle COM-Port ausgewählt sein.
Das XMegaTool ist jetzt mit dem USB-Adapter connected, hat aber keine Daten empfangen, da die XMegaMini ja noch nicht mit Strom versorgt ist.
Wie bei jedem Einschalten des Kopters, sollte zunächst der Sender eingeschaltet sein.
Erst jetzt schließen wir einen voll geladenen 2S-Akku an die XMegaMini an.
Wer ein Netzteil hat, sollte dieses verwenden und den Strom zunächst auf 1A beschränken (Spannung ca. 7,4 Volt).
Wenn alles richtig ist sollte nach ca. 5 Sekunden die rote LED ausgehen.
Es leuchten dann nur noch die grüne LED und die blaue LED flackert.
Im Terminal des XMegaTools erscheinen folgende Meldungen:
Bootloader 2.0
.....
Init ITG3200 OK
Init BMA150 OK
Init MS5611 Faild
Init HMC5883L Faild
Read EEPROM
XMegaFlight Version:0.89
06-25-2012 11:15:18
EEPROM Version:24
RX=0
MOTORTYP=1
LiPo n=2
>

Jetzt sollten wir das Grundsetting für den XMegaMiniKopter laden und fest ins EEPROM speichern.
Das funktioniert mit folgendem Kommando:
>defaultmini
OK
>writeeeprom
OK
>


Damit das XMegaTool das geänderte Setting anzeigt, sollte man nun auf die Schrift "Setting loaded" oder "Setting not loaded" oder "Setting missmach" in der Statusbar des Programms klicken.
Das XMegaTool zeigt nun weitere Reiter am oberen Rand der Applikation an.
Hierüber können nun ganz bequem Tests und Änderungen an der XMegaMini durchgeführt werden.
Sollte weiterhin "Setting missmach" in der Status Bar erscheinen und auch keine weiteren Reiter auftauchen, so passt die Firmware nicht mehr zum XMegaTool.
In diesem Fall muss die Firmware der XMegaMini auf den aktuellen Stand gebracht werden (siehe XMegaTool > Firmwareupdate).

Laufrichtung der Motoren


Laufrichtung der Motoren







Um die Laufrichtung der Motoren zu prüfen, öffnet man nun den "Motor-Test" im XMegaTool > Motor-Test.
Den Schieberegler "M1" langsam heraufschieben.
Dabei läuft der Motor1 an.
Sollte ein Motor in die falsche Richtung drehen, genügt es, zwei der drei Motorleitungen am Motor Steller zu tauschen.

Montieren der Propeller

Die zu den Motoren gelieferten Propellermitnehmer, können nun auf die Welle gesteckt und dann verschraubt werden.
Eventuell vorhandene Spritznasen an der Propellernarben Unterseite, sollte man mit einer Feile entfernen, um einen einwandfreien horizontalen Lauf zu gewährleisten.
Mit dem beigefügten Gummiring ist der Propeller dann zu befestigen.

Fernsteuerung einrichten und Kanäle zuweisen

Beim XMegaMiniKopter muss zunächst der Empfängertyp und die Kanalzuweisung durchgeführt werden.
Es handelt sich hierbei um die Kanalzuweisung von Gas, Gier, Roll und Nick.
Gegebenenfalls kann man auch noch einen Schalter für die ACC/HH Umschaltung zuweisen.
Diese Einstellung wird im XMegaTool > Empfänger durchgeführt.
Die Mittelstellungen der Sticks sollten einen Wert von 0 (+-20) und die Endpositionen einen Wert von 1600 (+-100) ergeben.
Dabei ist die Trimmung an der Fernsterung zu deaktivieren.
Wenn alle Kanäle eine Schieflage zum 0 Punk haben, so kann das mit der PPM Kalibrierung ausgeglichen werden.
Bei nicht Erreichen der Endwerte (1600), ist das über die Servowegeinstellung an der Fernsteuerung zu beheben.
Sollte die Wirkrichtung der Knüppel oder Schalter anhand der Balken in der GUI falsch herrum sein, so kann man dieses gegebenenfalls im Sender mit Servo Reverse korrigieren.

Programmieren der PWM Steller

Die PWM Steller (TURNIGY Plush 6A) sind im Auslieferungszustand noch nicht für den Betrieb in einem Quadrokopter eingestellt.
Diese Einstellung kann im verbauten Zustand, dank eines "PWM Service Modes" erfolgen.
Der "PWM Service Mode" bewirkt, das die Gas Stick Werte direkt an die Steller weitergeleitet werden.
Um den "PWM Service Mode" für einen oder alle Motoren zu akivieren, bitte die Beschreibung XMegaTool > Motor lesen.

Einstellen des Gas Weges:
Bei der ersten Inbetriebnahme muss der Gasweg unbedingt eingestellt werden, da sonst kein Gleichlauf gewährleistet werden kann und der Motor sonst kein maximales Gas annimmt.
Nachdem der "PWM Service Mode" als feste Einstellung ins EEPROM geschrieben wurde, wird der Kopter zunächst von der Stromversorgung getrennt.
Danach bringt man den Gas Stick in die Vollgas Position und schließt die Stromversorgung wieder an.
Sobald die blaue LED flackert sollte ein "Piep Piep" zu hören sein.
Das bedeutet, dass der höchste Punkt des Gasbereichs korrekt bestätigt wurde.
Dann den Gashebel innerhalb der nächsten zwei Sekunden in die Null Gas Position bewegen.
Der Regler bestätigt die zweite Null Gas Position mit mehreren "Piep" Signalen.
Dann ertöhnt ein langes "Piep" als Rückmeldung, das der Gasbereich gespeichert wurde.
Jetzt befindet sich der Motor Steller wieder im Normal Mode und nimmt wieder PWM Gaswerte an.

Einstellen von Parametern:
Nachdem der "PWM Service Mode" als feste Einstellung ins EEPROM geschrieben wurde, wird der Kopter zunächst von der Stromversorgung getrennt.
Danach bringt man den Gas Stick in die Vollgas Position und schließt die Stromversorgung wieder an.
Sobald die blaue LED flackert sollte ein "Piep Piep" zu hören sein.
Jetzt wartet man weitere 5 Sekunden ab, bis eine spezielle Melodie (Tonfolge) zu hören ist.
Der Programmiermodus ist jetzt aktiv.
Jetzt kann man 8 Signale in dieser Reihenfolge in einer Schleife hören:

SignalFunktionBeschreibung
PiepBremse1 kurzes Signal
Piep-PiepAkkutyp2 kurzes Signale
Piep-Piep-PiepAbschaltmodus3 kurzes Signale
Piep-Piep-Piep-PiepAbschaltschwellwert4 kurzes Signale
Piep-----Anlauf Modus1 langes Signal
Piep-----PiepTiming1 langes 1 kurzes Signale
Piep-----Piep-PiepAlles auf Standard1 langes 2 kurze Signale
Piep-----Piep-----Verlassen2 lange Signale



Um einen bestimmten Parameter einzustellen, wartet man so lange bis das dazugehörige Piep Signal ertönt.
Nach diesem Signal bewegt man den Gas Stick in die 0 Gas Stellung.
Jetzt hört man die Piep Signale aus der unteren Tabelle.
Bringt man den Gas Stick wieder in die Voll Gas Position, so wird der zu letzt gehörte Wert gespeichert.
Die Speicherung quittiert der Steller über ein spezielles Signal.
Wird der Gas Stick in der Voll Gas Position gehalten, so kann man weitere Parameter einstellen.
Bewegt man den Gas Stick innerhalb der nächsten 2 Sekunden in die 0 Gas Position, so verlässt man den Programmier Modus des Stellers.

SignalPiepPiep-PiepPiep-Piep-Piep
BremseAus __ __Ein 
AkkutypLiPo __NiMh __ 
Abschalt-ModusLeistung reduzieren __ __Abschalten 
AbschaltschwellwertNiedrig __Mittel __Hoch
Anlauf ModusNormal __ __SoftSuper-Soft
TimingNiedrig __Mittel __Hoch

__ = default
__ = empfohlene XMegaMiniKopter Einstellung

Der "PWM Service mode" ist als letztes wieder zu deaktivieren.
Also wieder den normalen "PWM Mode" auswählen (XMegaTool > Motor) und im EEPROM speichern (XMegaTool > Setting speichern).

Auswuchten der Propeller

Die Sensoren der XMegaMini sollen die Lage des Kopters messen.
Hierbei sind Störeinflüsse möglichst niedrig zu halten.
Man sollte deshalb jegliche Vibrationen klein halten.
Das größte Problem stellt dabei die Unwucht eines Propellers dar.
Ein Auswuchten ist also dringend erforderlich.

Dieses kann geschehen, in dem man zunächst den "PWM Service Mode" für jeweils einen Motor temporär einschaltet (siehe XMegaTool > Motor). Jetzt welchselt man auf die Graph Seite (XMegaTool > Graph) und wählt die Gyro Max Messung (gmax) mit einer hohen Verstärkung für alle Achsen aus.
Beim Gas geben, wird man bei einer relativ kleinen Drehzahl, schon das Maximum der Vibrationen erkennen.
Diese Ausschläge, sollten nun durch Aufbringen von kleinen Tesafilm Streifen auf die Unterseite eines Propellerblattes, minimiert werden.
Man muss sich dabei langsam an das Optimum herantasten, in dem man weitere Streifen aufklebt oder wieder entfernt.
Um so genauer man diese Arbeit durchführt, um so bessert fliegt der Kopter später.
Es ist auf jeden Fall lohnenswert, sich ein wenig Mühe zu geben.

ACC kalibrieren


ACC kalibrieren

Die XMegaMini muss zunächst die waagerechte Lage erlernen, damit diese im Schwebeflug bei neutraler Roll/Nick Stick Position automatisch immer wieder ausgereglelt wird.
Dazu muss Gier in der höchsten Gasstellung ganz nach rechts gedrückt werden, wobei der Kopter vorher mit einer Wasserwaage exakt horizontal ausgerichtet sein sollte.
Zur Bestätigung erhält man ein schnelles Piep Signal mit kurzen Unterbrechungen.
Die Kalibrierungsdaten werden dauerhaft im EEPROM abgelegt, so das diese auch nach einem Ausschalten immer noch zur Verfügung stehen.
Diese Kalibrierung muss erst dann erneut durchgeführt werden, wenn man bemerkt, das der Kopter keine waagerechte Position einnimmt.
Am besten ist eine Kontrolle bei Windstille möglich, denn dann sollte der Kopter seine Position nahezu beibehalten, wenn die Sicks in Neutralstellung sind.

Erster Start


GYRO kalibrieren

Es sollte vor dem ersten Flug eine Kalibrierung der Gyros erfolgen.
Dazu muss Gier in der höchsten Gasstellung ganz nach links gedrückt werden, wobei der Kopter sich nicht bewegen darf (auf Fußboden abstellen, nicht in der Hand!).
Zur Bestätigung erhält man ein schnelles Piep Signal mit kurzen Unterbrechungen.
Die Kalibrierungsdaten werden dauerhaft im EEPROM abgelegt, so das diese auch nach einem Ausschalten immer noch zur Verfügung stehen.
Die Kalibrierung ist immer dann erneut durchzuführen, wenn sich die Temperaturbedingungen stark geändert haben.
Eine neue Kalibrierung empfiehlt sich auch grundsätzlich nach einer harten Landung oder einem Absturz, sonst kann sich der Kopter beim nächsten Start völlig unkontrollierbar verhalten.


Anlauf Sicherung aus

Um die Motoren Anlauf Sicherung auszuschalten muss in Gas-Nullstellung der Stick ganz nach links bewegt werden.


Motoren starten

Zum Starten der Motoren wird nun bei Gas-Nullstellung Gier für 2 Sekunden ganz nach rechts gedrückt.
Die Motoren sollten alle vier anlaufen und eine relativ gleichmäßige Drehzahl haben.
Diese Standgas Drehzahl sollte so gewählt werden, das sich die Propeller auch im freien Fall des Kopters immer noch vorwärts bewegen und nicht stehen bleiben.
Das minimale Gas kann hier XMegaTool > Motor eingestellt werden.
Sollten die Motoren nicht sicher anlaufen, so gibt es die Möglichkeit ein erhöhtes Start Gas zu programmieren, welches dann für eine kurze Zeit auf die Motoren wirkt.
Die Motoren lassen sich nicht starten, wenn die Höhenreglung mit dem Schalter 7 aktiviert ist.


Motoren stopen

Zum Stoppen der Motoren wird nun bei Gas-Nullstellung Gier für 2 Sekunden ganz nach links gedrückt.

Fliegen

Hier geht es demnächst weiter mit der Aufbauanleitung.

Vorstellung XMegaMiniKopter (Prototyp)