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基于MWC飞控的四轴制作过程-1(多图适合新手)

菜鸟
2015-09-25 11:42:36    评分

四轴飞行器对于刚刚入模的朋友来说是个很好的切入点,它制作成本相对较低,专业知识要求也不高。只要肯动手动脑多学习,自己制作一个四轴飞行器,这都不是个事!在最近的制作过程中,我找了很多资料,也走了不少弯路。在此和大家分享一下成功后的制作过程,希望能给遇到相同问题的模友一些帮助,也希望能和有相同爱好的朋友相互学习探讨进步。本教程参考了网上《超酷MWC四轴飞行器DIY全套教程,资料经验大放送!》、、《MWCGPS和声纳的方法经验以及我遇到的问题》、《MWC的嫡系开源OSD系统KVTEAMOSD基于minimosd》等帖子内容,也加入了自己的一些理解和细节处理(红色字部分新手要留意!)。在此向这些大神表示感谢。说了一大堆,下面正式开工了!

一、采购清单:

关于飞控的选择刚开始也纠结了很久,最后还是选定现在国内外都非常火的开源四轴项目----Multiwii,这个项目包含的开源固件价格合适,性价比高,可拓展性强。适合动手能力强的初学者。原理逻辑不是本次介绍的重点,着重介绍是具体怎么安装过程。争取在最短的时间内顺利试飞。等四轴上天之后,大家再深入了解代码,飞行原理等等,这才是一个既有趣又学习的过程。下面给大家罗列一个入门级四轴飞行器的采购清单,这些都是我所用过,而且质量很不错的配件。准备好你的money了吗?,到taobao尽情SHOPPING吧!

采购清单1

买配件注意要点:淘宝上同类产品价格相差比较大,大家千万不要贪图便宜选低端货哦!否则买回来的配件出了问题你怎么都查不出来,费时费力,严重影响你对四轴研究的兴趣哦!给大家推荐两家我经常光顾的航模店吧:一个是新动模型(http://shop67525257.taobao.com),东西比较齐全,但价格要贵些!另一个是苍穹四轴飞行器DIY驿站(https://shop59774382.taobao.com),规模不如前者,但入门级配件特别是MWC的板子都比较齐全,价格实惠。

买好配件请告知卖家快马加鞭,否则你将强烈体会到等待是一种煎熬!呵呵

还要做好一个心理准备,就是配件到手了不要着急组装,先要初步测试一下,深层次的东西可能刚开始不可能完全测试到,但基本指示灯、显示等要正常吧!不要到组装进行时突然发现某样玩意不行或者根本不能用了,那个时候真要骂天!(本人因电池、电烙铁等原因,来来回回白白耗费了将近一个星期!时间是宝贵的啊!)下面就先给大家说说如何初步检测配件好坏!(不知道怎么排序了,挨个说吧!)

1.       电池

购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=0.0.0.0.Uuf0X6&id=521989851150

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3.w1017-1417071923.27.cnRJWT&id=3742089725&&mt=&spm=a1z10.3.w1017-1417071923.27.cnRJWT&

本次买的电池有两种,给四轴飞行器供电的动力锂电池(2200mA11.1V25C3S)和给天地飞7遥控器供电的锂控电电池(4000mA3.7V8C1S) (天地飞7也可用4节干电池)。给它们充电的是B6平衡充电器。(有兴趣研究说明书的朋友可以先看看,貌似全TM是英文说明,好端端的国产货硬是没有配一张中文说明书)。心急的朋友到优酷视频搜一下,或则点链接: http://v.youku.com/v_show/id_XNTQxODkxNjMy.html?from=s1.8-1-1.2

 

2.       遥控器

购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.13.SFs5lJ&id=14133967071&initiative_new=1&mt=&spm=a230r.1.14.13.SFs5lJ&initiative_new=1

遥控器有美国手和日本手之分,具体区别见淘宝产品介绍,根据个人喜好选择。装好电池,然后按住menu开机,,看看液晶屏是否有显示。选择“机型设置”——通过右边箭头选择“固定翼”,确定后按exit退出,重新开机即可。遥控器说明书要认真看看,为下面作准备。

3.       飞控+电调+电机

飞控购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-12256449691.15.Yv05uf&id=521463687276

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.137.8nnMIK&id=35340915405&ns=1&abbucket=8#detail

电调购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=686.1000925.0.0.qNpCsr&id=521837741706

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w4002-2469634258.47.syd8qp&id=14110522569

电机购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-11204981660.12.LsYXXA&id=521826439722

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w4002-2469634258.16.obIY55&id=20349804060

4.       机架

机架购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-12256449691.13.kaqxov&id=521828641959

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w4002-2469634258.39.5B6vir&id=18132207528

看看机臂数量、螺丝、上下底板等是否齐全。4只机臂是否平直无弯曲变形。

5.       桨叶:

购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-12256449691.13.L7q0qv&id=522061509479

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3.w1017-2469627740.44.fwF8GU&id=16226350208&&mt=&spm=a1z10.3.w1017-2469627740.44.fwF8GU&

对于桨这种耗材来说,新手买便宜一些仿APC 1047桨才是最合适的,价钱合适,柔韧性强。切记不可买那些花花绿绿质量极差的桨,轻则导致飞行不稳,重则炸机损失惨重!切记!新手可以多备几套。

6.       工具及其他

电烙铁等工具就近的五金店均能买到,买到后看看能否正常使用。

零散小配件如隔离柱等在购买配件的时候一并买上,不然组装的时候固定不牢给以后的飞行带来隐患。

初步确定以上检查后,我们进入下一步!

二、四轴组装

这是一个比较快乐的过程,咱们一步一步来。

Step1:焊接底板

焊接之前大家最好先自个练习练习,或则搜优酷视频,很重要哦!第一步焊坏了,下面就没法继续了。当然初学者也可以多买一块底板作为备用,以防不测。(屌丝请静静飘过,抓紧烙铁练习)

将电调电源线和电池电源线焊接到下底板相应位置上。注意别搞错正负极,也别弄短路。(将其中三个电调的信号线的红线取出,用绝缘胶带包裹好。因为后面接接收机只需要一组供电就可以了。)




Step2:连接上底板和机臂及固定电机





Step3:上下底板组合





电调可以用东西包裹一下,便于扎带固定。四支机臂必须保证平整,电机固定牢固。否则以后四轴飞起来会产生很多问题,比如抖动等。

电调与电机先不要连接,因为电机还要调试正反转。

以上组装好了就先放一边。




三、程序烧录

组装好动力系统及机架后,下面就是烧录程序及参数设置了:先到下面地址下载需要的软件及代码:http://pan.baidu.com/s/1gdCpjXL,下载后将FTDI驱动、JAVA等先安装上,安装软件应该没有什么好说的,只是Multiwii 的GUI程序需要JAVA虚拟机的支持(win7 64位的刚刚软件里已经有了,32位的需要在这个地址下载:http://java.com/zh_CN/download/manual.jsp?locale=zh_CN),如果你的电脑是win7 64位的系统,安装了JAVA虚拟机后GUI仍然运行不了,那你就需要到C:\Program Files\Java\jre7\bin\找到并复制javaw.exe,然后粘贴到C:\Windows\SysWOW64\这个文件夹下面,再重新运行GUI即可。

Step1:MWC飞控板程序烧录及安装

1.  用FTDI连接电脑和飞控,蓝色指示灯会闪烁后熄灭,绿灯会常亮;



2.运行Arduino IDE,菜单“文件”—“打开”找到MultiWii_2_3\MultiWii文件夹下打开主程序MultiWii.ino,其他子程序会自动打开。如下所示:




最大化后选择倒数第三个子程序config.h。我们需要配置的只有config.h





具体配置见下载文件《MultiWii程序设置》


注意:在FTDI连接飞控与电脑时,UART接口不能接蓝牙或则其他模块。否则上传代码会出现问题;以后连接GUI调试飞控的同时,UART也不能接模块,否则数据读不上来。

代码上传成功后,我们在飞控板背面粘上厚一点的3M泡沫双面胶或则魔术贴,如果能加一块减震硅胶PU胶更好,减少机体振动对传感器的影响。将飞控板粘到机架上底板中央,一定要注意位置置中,与机架方向对齐。注意飞控板的飞行方向(蓝灯所在箭头方向)和四轴机头方向(红色机臂角平分线方向)要对齐重合。飞控板要尽量安放在上底板的中央。见下图:



并且要固定牢固,否则在飞行过程中,振动会导致传感器数据跳跃,飞控移位或接触不良,会导致非常严重的问题。新手一定要注意这些小问题,细节决定成败哦!!

 

Step2:MWC飞控板与遥控接收器的连接

首先要大致浏览一下天7的说明书,下面是天7的接收机图示:





按照图中各通道的功能,将接收机和飞控板连接起来,这里先连接6个通道:
飞控板                     接收机
D2 (THRO)   ---------        油门(第3通道)
D4 (ROLL)    ---------       副翼(第1通道)
D5 (PITCH)   ---------       升降舵(第2通道)
D6 (YAW)    ---------       方向舵(第4通道)
D7(AUX1)    ----------      模式切换1(第5通道,设置三档开关K2之后用来切换飞行模式)具体设置见后面

D8(AUX2)   ---------      模式切换2(第6通道,设置三档开关K3之后用来切换飞行模式)具体设置见后面





注意:接收机只需要一个通道供电就可以了,红色为+5V,黑色为GND,白色为PPM信号。其余通道只需要接信号线那个针脚,正负针脚不要接线。

Step3:MWC飞控板与电调的连接

电调自身带信号线:红色为+5V,黑色为GND,白色为PPM信号。整个机体来看,按照机头方向将四个电机分为:

D3---左前(3号电机,顺时针旋转)

D9---右后(9号电机,顺时针旋转)

D10---右前(10号电机,逆时针旋转)

D11---左后(11号电机,逆时针旋转)

3号电机信号线连接飞控板输出部分3号排针,10号电机连接10号排针,11号电机连接11号排针,9号电机连接9号排针。需要注意的是:飞控板由电调供电,有四个电调,但不能让四个电调并联供电,会引起故障。所以必须切断其中三个电调的+5V供电线。只留一个电调给飞控板供电。如下图所示:





连接好之后如下图所示





用扎带将线扎紧排列整齐,再用电池扎带将电池固定在下底板上,那整架飞机就算初步组装完成了。


接下来调试参数!









关键词: 四轴飞行器 MWC飞控 DIY新手    

菜鸟
2015-09-25 12:18:58    评分
2楼

Step4.MultiWii GUI参数配置

组装好硬件之后,打开MultiWii_2_3文件夹,再打开MultiWiiConf文件夹,然后根据你的系统选择版本,最后打开MultiWiiConf应用,如下图:




A、校准加速度计
将飞控板或四轴整体放置在水平面上(尽量找一个比较水平的地面,手机里有APP可测水平及磁场方向,这个地球人都知道吧!)。用FTDI连接电脑和飞控,运行GUI,点击CALIB_ACC,你会看到ACCpitchrollZ三轴输出值会变成0,0,512左右的值,则表明校准完成。

B、 校准磁强计
在校准了加速度计基础上,点击CALIB_MAG,这时飞控板指示灯在闪烁,现在你有30秒的时间来把飞控板或四轴整机分别绕着pitchrollyaw三轴旋转360度以上,为避免旋转不够,最好每个轴都旋转两周。校准完成之后找个指南针测试一下。


其实这一步最好没把飞控板固定到机架之前就校准磁强计,这样方便一些。飞控板固定了以后,校准磁强计得拿着四轴绕各轴转360度,USB线绕来绕去的很麻烦的,容易损坏插接头。如果觉得不好操作可以留到以后用手机来校准。
C、调整PID参数
将鼠标定位在待调整的PID参数上,按住鼠标左键左右移动鼠标即可调整该数值;

我的四轴设置参数见下图,供大家参考:



如果想进一步调节PID参数的朋友可以参考以下帖子:http://www.moz8.com/thread-36004-1-1.html


D、调整油门曲线
如果试飞过程中发现让四轴达到悬停非常难,油门非常不好把握,一拉油门就升老高,一降油门就直接落到地上,那你应该调整油门曲线。比如MID设为0.4EXPO设为0.7等。遥控曲线不必设置,默认参数就很好。

E、传感器开关设置

遥控器接收机的56通道对应遥控器的两段或三段式开关,GUI里会作为AUX1AUX2显示出来。信号由飞控的modeD7D8输入。D8端口程序里默认情况下是没有打开的,所以要先启用程序中的#define rcauxpin8代码。(注:D8D12端口只能打开一个,考虑好接线打开D8)。以下主要设置3个传感器状态,灰色表示没有设定,点选成白色后表示有效。

先解释一下各个传感器代表的具体功能:



ARM:解锁指示(解锁成功后会变成绿色)

 

ANGLE:自稳功能(2.2以前的固件显示为ACC。需要加速度计,MWC-2012 MWC-MEGA都支持)

 

HORIZON:3D模式(激活后自动关闭ANGLE功能,请初级玩家慎用)

 

BARO:高度保持功能(需要气压计, MWC-2012 MWC-MEGA都支持)

 

MAG:航向保持功能,是指通过磁阻来保持航向,可以避免飞行器的非操控原因的自旋,第一次打开时,机头会自动转向(指向解锁时还是上电时或真北我没注意,因为我们的飞场三个方向是一样的)

 

CAMSTAB: 云台自稳功能,启用后飞控会控制云台舵机,并且需要在程序中启用#define statement代码,输出端口是A0A1

 

CAMSTRIG:一组舵机信号输出,输出端口是A2,它可以在程序代码中定义舵机的两个角度位置以及各自延时动作的时间,这样可以用它来作为操作快门开关的功能。

 

GPSHOME:自动回航功能(需要GPS模块,并且同时激活MAG)

 

GPSHOLD:定点功能(需要GPS模块,论坛里面有帖子说要搜到7颗星才可以打开,反正我有6颗星的时候好像打不开)

HEADFREE:CF功能,也就是俗称的无头模式,需要同时激活MAG,是指飞行器的倾斜与横滚根据飞行器解锁时机头指向关联,与飞行器实际的机头指向无关。例如,无论飞行时机头如何指向,往前推杆,飞行器就向解锁时机头指向的前方飞去。注意,是解锁时机头指向。(具体无头模式功能的详细说明你可以看其他帖子)

另外,打开GPSHOMEGPSHOLD时,都需要磁阻的辅助,不需要同时打开MAG,也不会自动打开MAG。但需要打开ANGLE功能,否则不工作。
GPSHOME时,打开MAG,机头会自动转向HOME点方向后开始返航,到HOME点后,机头再转向到解锁时的方向。

(注:有关GPS模块的安装在下一次资料中介绍,心急的同学下面关于三挡二挡开关的设置可以先跳过,待GPS安装好以后再回来看)

 

然后再进行天地飞75通道3档开关设置,操作如下:

a.进入菜单----高级设置-----可编程混控1,按下图设置参数:



b.进入菜单----高级设置-----可编程混控2,按下图设置:



天地飞76通道2档开关设置



如果设置后2挡开关在GUI里显示的动作不明显,请将3挡开关旁的旋钮开关调扭动整一下,动作就明显了哈!


菜鸟
2015-09-25 12:37:49    评分
3楼

四、尝试解锁
尝试解锁之前不要接上电池,接了电池解锁之后电机就会动了。初始时先看看解锁后GUI上的各电机输出是否正常。
遥控器摇杆的组合运用说明见此文档:
http://www.amobbs.com/forum.php? ... TI5NjczMnw1NTQ2MDU3
还有要感谢fpvdiy博主,写有关MWC的一些列好教程,大家可以参考他的博文http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_2164576720_0_1.html
关于遥控器摇杆组合操作,大家也可以参考他的博文:http://blog.sina.com.cn/s/blog_8104d1d00100swc2.html
再次感谢写这些教程的博主。
操作遥控器的时候注意对应自己的遥控器是美国手还是日本手。
若解锁成功,则初始时刻各个电机的输出是你当时在程序里设置的MINTHROTTLE的值,称之为怠速,即飞控解锁之后四个电机将以怠速转动。你加油门之后四个电机的输出将升高且各不一样,PID算法的原因。

 

下面调节遥控器摇杆舵量

首先是遥控器摇杆正反向检查和舵量调整。打开遥控器。看下图

                                      

        

         这是未解锁时的状态                                               这是解锁后的状态

解锁后的油门值就是你在代码里设定的最小油门值。

1、推油门【THROTTLE状态条向上运动】收油门【THROTTLE状态条向下运动】

2、推俯仰【PITCH 状态条向上运动】 拉俯仰【PITCH 状态条向下运动】

3、副翼打左边【ROLL 状态条向左运动】 副翼打右边【ROLL 状态条向右运动】

4、方向舵打左边【YAW 状态条向左运动】 方向舵打右边【YAW 状态条向右运动】

5、如果您接收机与飞控连接了AUX1为某开关通道,请拨动此开关注意GUI里的AUX1状态条同样有变化。

以上操作如果出现反向的请您设置遥控器通道反向以实现上面的动作要求。

其次就要调整遥控器的舵量。

1、当所有通道在中立点的时候查看GUI窗口里数值是不是在1500左右【数值偏差+ - 5

2、当所有通道在最低点的时候查看GUI窗口里数值是不是在1095左右【数值偏差+ - 5

3、当所有通道在最高点的时候查看GUI窗口里数值是不是在1905左右【数值偏差+ - 5

如果您在操作遥控器摇杆的时候,不是以上数值请你通过摇杆四轴四个微调键进行调节设置并达到以上动作要求。
若解锁不成功,则是你各通道行程没设置对。

注意改动参数后要点击WRITE将改动写入飞控里,否则你的改动将不起作用。
利用遥控器摇杆组合校准陀螺仪,飞控板指示灯闪烁,静态下GUI里陀螺仪输出数据归零则说明陀螺仪校准完成。

电调校准
在程序配置部分有讲过,在试电机之前要进行电调校准。电调可以用遥控器校准,也可以直接用程序校准。进行这一步,四轴不能装桨,会出危险。
具体操作:用Arduino IDE打开MultiWii程序,转到子程序config.h,将代码拉倒最底部,找到ESCs calibration


去掉//#define ESC_CALIB_CANNOT_FLY这句代码前面的两条斜线,启用这句代码,并将改过的程序烧录到飞控板里。烧录完成后,拔掉FTDI,接上电池,这时你会听到一段奇怪的音调,等待一分钟左右,拔掉电池,重新插上FTDI,将#define ESC_CALIB_CANNOT_FLY这句代码注释掉,再次烧录到飞控板里,至此校准电调完成。

试电机
以上设置完成之后,可以将电池接上,注意此时仍然不能装桨。我们还要调试电机的正反转。

先从3号电机开始,将电机三相线与电调三相线连接起来,开遥控解锁,此时3号电机会转动,推油门转速增大,观察电机旋转方向,如果不是顺时针旋转就调换其中两根线就可以了。其他电机以此类推。全部电机旋转方向确定好以后,再推升降舵和副翼、方向舵,相应的电机会有转速变化。若出现这些现象说明电机正常运转。若出现有的电机堵转,那可能是你的MINTHROTTLE设置过小,改程序增大一些试试看,直到四个电机同时转动方可。

 

初次试飞
浆叶的安装:根据电机的旋转方向,迎风面为桨叶较厚的一面就对了。

下图是顺时针旋转电机桨叶的安装


至此四轴的基本安装调试就算完成了。初次试飞,桨叶螺丝尽量拧紧了。千万注意安全,尽量找个开阔点的地方,不要在人多小孩多的地方试飞,不可控因素太多。希望大家首次试飞就能成功!

另:安卓手机调试软件在共享文件里,安装后进行相应设置即可。


接下来安装导航板和
GPS模块,实现定位、自动返航等功能!


菜鸟
2015-09-25 13:08:54    评分
4楼
高大上的感觉

专家
2015-09-25 22:03:15    评分
5楼
东西太好了

高工
2015-10-09 09:16:27    评分
6楼
很详细,是否还有续集

菜鸟
2015-10-11 09:59:07    评分
7楼
后续资料正在整理中,谢谢大家关注!

助工
2015-10-11 13:12:52    评分
8楼
持续关注,打算借这个帖子入门四轴了。

菜鸟
2016-01-28 01:29:21    评分
9楼

请问“天地飞7第6通道2档开关设置”下面的图片是不是贴错了,应该点进去,不然不知道具体的设置。

多谢!


菜鸟
2017-08-06 16:47:50    评分
10楼
你好,可以加一下QQ吗?

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